Ток пороговый лазера

Рнс. 7.3.9. Температурная зависимость порогового тока ОГС-лазера. В области I наблюдается нормальная генерация. В области // (заштрихована) наблюдается внутренняя модуляция добротности, а в области III — только спонтанное излучение [29]. [c.201]

Рис. 7.4.11. Зависимость пороговой плотности тока ДГС-лазеров от температуры [59]. Расчетная кривая для / ом взята из рис. 3.8.8.

Обычно для определения /пор измеряют ток фотодиода h только при токах накачки лазера, превышающих пороговое значение (рис. 3.8.11). Другой полезной величиной, которая может быть определена по графику зависимости Id от /i, является дифференциальная квантовая эффективность По [c.208]

Ph . 34.13. Перекрытие спектральных диапазонов четверными системами типа А В и спектральная зависимость пороговых плотностей тока в инжекционных гетеро-лазерах [56] [c.947]

Ток /пор, при котором выполняется это условие и возникает генерация, называется пороговым. До порогового тока лазер работает как обычный свето- [c.342]

Передняя и задняя грани, являющиеся зеркалами, обычно получаются путем скалывания кристалла относительно определенной кристаллографической оси. Боковые грани скошены, чтобы препятствовать возникновению колебаний в перпендикулярном направлении. Электрическое поле прикладывается в направлении, перпендикулярном к р— -переходу, при помощи специальных контактов, соединенных с массивными теплоотводящими пластинами. Пороговая плотность тока лазера в зависимости от технологии и рабочей температуры кристалла колеблется в широких пределах обычно она составляет при 77 К примерно 10-10 А-см , снижаясь до 3-10 А-см" при температуре жидкого гелия 4,2 К- [c.61]

На рис. 6.45 схематически показана одна из возможных конструкций диодного ДГ-лазера. Заметим, что благодаря наличию соответствующего изолирующего слоя ток от положительного электрода течет в виде узкой полоски (шириной s = 5— 10 мкм). Это имеет результатом следующие два положительных эффекта 1) Поскольку площадь полоски мала ( = Ls), пороговый ток пор — поР Л также мал (например, при пор — = 2 10 А/см и 5 = 10 мкм имеем / ор = 50 мА). 2) Поскольку [c.414]

Выходное излучение газового лазера содержит дополнительные компоненты шума, которые увеличивают шумовую мощность на выходе по сравнению с идеальным значением, соответствующим выражению (9.7). Величина этих компонент зависит от типа газового лазера (на возбужденных или ионизированных атомах), методов возбуждения (постоянный гок, ВЧ-разряд или комбинация постоянного тока и ВЧ-разряда), превышения мощности возбуждения над пороговой и т. д. Например, возможны плазменные шумы, вызванные флуктуациями постоянного тока в плазме. Могут существовать шумы, характер которых совпадает с характером избыточного фотонного шума. Конкуренция между двумя нижними энергетическими уровнями при одном и том же инвертированном верхнем уровне, приводящая к когерентному излучению более чем на одной длине волны, также может быть причиной появления шумов. Возможна и интерференция мод, особенно в длинных лазерах, где одновременно генерируется большое число осевых типов колебаний. Кроме того, шумы от источников питания (в ионных лазерах) вызывают пульсирующие токи в плазме (или индуцированные в плазме магнитным полем [c.460]

Экспериментальные спектральные кривые тока фотоумножителя (пропорционального выходной мощности излучения лазера) показывают, что отношение мощностей избыточного фотонного шума и дробового шума пропорционально квадрату выходной мощности излучения лазера ниже порога генерации и обратно пропорционально квадрату выходной мощности излучения лазера выше порога генерации. Значительно ниже порога генерации можно наблюдать отклонение от квадратичной зависимости, если допустить вклад в выход спонтанного излучения более чем от одной линейно поляризованной моды. Установлено, что выше порога генерации ширина полосы избыточного фотонного шума изменяется линейно с выходной мощностью, а ниже порога — обратно пропорционально мощности [36]. Спектр мощности отношения шумов чуть выше и ниже порога генерации хорошо аппроксимируется лоренцевой кривой. Недавно экспериментально [36, 100] была продемонстрирована применимость модели Ван-дер-Поля к лазерному генератору с накачкой, превышающей пороговую. [c.469]

Инверсная населенность и генерация на ионизованных атомах в газовом разряде получена на переходах, принадлежащих 29 элементам. Так как для работы лазеров данного типа требуется значительная ионизация, пороговые плотности тока через разряд значительно выше, чем для лазеров на нейтральных атомах. Процесс создания инверсии обычно протекает в две ступени сначала электронным ударом вызывается ионизация, а затем уже происходит возбуждение ионов в верхнее лазерное состояние. Механизмы возбуждения на второй ступени во многом подобны механизмам, описанным в разд. 33.1. [c.698]

Светодиоды не содержат оптического резонатора и генерируют некогерентное излучение. Они не имеют порогового тока возбуждения и поэтому позволяют использовать более широкий круг полупроводниковых материалов, чем лазеры. [c.250]

Пороговая плотность тока ИЛ с ростом температуры возрастает (рис. 6.10) [19]. Крутизна зависимости /пор(Т ) задается характеристической температурой лазера [c.116]

Таким образом, лазерный порог 27 А мм сравним с порогом положительного коэффициента усиления 24 А мм. Для лазера с площадью инжекции, скажем, шх/ = 0,1 хО,4 мм пороговая плотность тока 27 А/мм соответствует пороговому току 1,1 А. [c.283]

Хотя выполнение порогового условия имеет существенно значение для работы лазера, рассмотрим здесь другие характеристики. Спектральные характеристики лазерного излучения зависят от свойств резонатора. Рисунки 10.10 и 10.11 иллюстрируют поведение полупроводникового лазера по обе стороны от порога. Из рис. 10.10 видно, как можно определить пороговый ток. Крутизна ватт-амперной характеристики в области спонтанного излучения соответствует внешней квантовой эффективности, рассмотренной в 8.5. Крутизна этой характеристики [c.284]

Рассмотрим возможность высокочастотной модуляции лазера, в частности случай, когда ток превышает пороговый, а синусоидальная модуляция накладывается на постоянную составляющую тока. В боль- [c.299]

Лазеры, работающие в диапазоне 1,0. .. 1,6 мкм, могут быть изготовлены из InGaAsP/1пР. Пороговый ток таких лазеров сильно зависит от температуры (То - 50. .. 70 К), но в других отношениях они не хуже GaAlAs/GaAs источников. [c.308]

Рис 5.7.5. Температурная зависимость длины волны излучения и пороговой плотности тока ДГС-лазеров на основе РЬТе — Pbo.reaSno.zisTe [108]. [c.79]

Хотя имеется лишь немного, и то качественных, данных по I пороговым плотностям токов ОГС-лазеров, все же ясно, что /пор зависит от толщины активного слоя р-типа, температуры и концентрации примесей в /г-области р — -перехода. Сообщаются значения /пор (300 К), измеренные при импульсном возбуждении с длительностью импульсов 0,1—0,2 мкс и частотой повторения 100—1000 Гц. Для того чтобы сравнение /пор имело смысл, здесь рассматриваются толЬко лазеры с плоским резонатором и зеркалами без покрытий. Интересно заметить, что уже одно из первых исследований [22] привело к чуть ли не сямому низкому значению /пор, вообще достигнутому в ОГС-лазерах с зеркалами без покрытий, величина которого составила 8,6 кА/см2 при длине резонатора 400 мкм. В отличие от более, сложных ДГС- и ДГС-РО-лазеров последующая работа [c.189]

Рис. 7.3.3. Температурные зависимости плотности порогового тока ОГС-лазера. Величина Г — температура при которой происходит резкое возрастание Лор. а —сравнение температурных зависимосте" гомолазера и ОГС-лазера й 2 мкм, По 4-10 см-з и = 500 мкм [24] б — изменение Т1 с I для ОГС-лазера с d 1,7 мкм [29 .

Паоли [193, 194] провел измерения шумов в полосковых ДГС-лазерах на GaAs — Alj Gai j As, работающих в непрерывном режиме при комнатной температуре. Частотный спектр флуктуаций интенсивности измерялся в диапазоне от 10 МГц до 4 ГГц при токах выше и ниже порогового. На рис. 7.11.8 дан пример спектра шумов в зависимости от тока для лазера с /пор, равным 372 мА. При токах выше порогового релаксационный резонанс дает максимум в шумовом спектре, резонансная частота Vr изменяется с током приблизительно как (///пор—1) . Прямо за порогом резонансная частота обычно равна 200— 1000 МГц. Спектр имеет плоскую форму при частотах менее 100 МГц. Как показано на рис. 7.11.9, для полоскового ДГС-лазера с более низким порогом в непрерывном режиме мощность шумов на частотах ниже резонансной (50 МГц) резко увеличивается у порога, равного 91 мА. Дальнейшее увеличение тока приводит к быстрому уменьшению шумов по мере того, как насыщение усиления стабилизирует флуктуации интенсивности [194]. [c.298]

Существенным недостатком полупроводниковых лазеров является сильная зависимость их параметров от температуры. С повышением температуры, происходящим из-за разогрева диода значительным прямым током, изменяется ширина запрещенной зоны, что приводит к изменению спектрального состава излучения и смещению его максимума в сторону длинных волн.Но главное состоит в том, что с увеличением температуры резко растет пороговый ток /пор. так кяк при неизменном токе инжекции и, следовательно, при неизменной концентрации инжектированных носителей вблизи р — ft-перехода их распределение rio энергиям становится более размытым—увеличивается интервал энергий, по порядку равный йТ, в пределах которого распределяются свободные носители заряда в энергетических зонах. Так как коэффициент усиления света зависит от степени заполнения электронами и дырками состояний соответственно в зоне проводимости и в валентной зоне, то при том же уровне нн-жекции коэффициенты усиления падают с ростом температуры. Это означает, что для достижения порогового значения коэффициента усиления при повышенных температурах требуется больший пороговый ток /пор- Поэтому проблема отвода тепла or р — ft—перехода для полупроводниковых лазеров имеет первостепенное значение. [c.343]

Применение гетероструктур с квантовыми ямами и сверхрешетками типа АЮаАз/ОаАз в полупроводниковых лазерах позволило значительно снизить пороговые токи, использовать более короткие волны излучения и улучшить другие экстшуатационные характеристики в быстродействующих оптиковолоконных системах передачи информации. Переход к гетероструктурам с квантовыми проволоками и точками приводит к еще более значительным результатам (дальнейшее уменьшение порогового тока, повышение температурной стабильности и др.), важным для лазеров, оптических модуляторов, детекторов и эмиттеров, работающих в дальней инфракрасной области. Полупроводниковые наноструктуры весьма перспективны для систем преобразования солнечной энергии. Таким образом, прогресс в области создания гетероструктур с квантовыми точками позволит качественно улучшить служебные характеристики многих устройств современной и будущей техники. [c.166]

Рис. 6.46. Расчетные п экспериментальные значения пороговой плотности тока /пор как функции толщины активного слоя d для ДГ-лазера на AIGaAs длинои 300 мкм с полосковой геометрией. Темные и светлые кружки представляют данные для ширины полосок соответственно 40 и 20 мкм. Расчетные кривые /расч относятся к случаям собственного и слабо легированного кремнием активных слоев. (Согласно Ки-ноне и др. [45].)

ДГ-лазеров. Заметим, что благодаря использованию полосковой геометрии пороговый ток /пор при комнатной температуре не превышает 100 мА. Заметим также, что /пор резко увеличивается с температурой. Для большинства диодных лазеров эмпирически было найдено, что этот рост подчиняется закону /пор ехр(7 /7 о), где То — характеристическая температура, зависящая от конкретного диода. Значение этой температуры служит показателем качества диодного лазера. Действительно, отношение двух значений порогового тока при двух значениях температуры, отличающихся между собой на величину ДГ, определяется из выражения /пор,//пор,= = ехр(Л7/7о). Следовательно, чем больше То, тем менее чувствителен пороговый ток /пор к изменению температуры. В случае рис. 6.47 можно сразу определить, что 7о 91 К (обычно То лежит в диапазоне от 70 К для худших лазеров до 135 К для лучших). Заметим, что на рис. 6.47 выходная мощность ограничена значением порядка 10 мВт. Большие выходные мощности (обычно выше 30—50 мВт) могут привести к столь высоким интенсивностям пучка, что могут разрушиться грани полупроводника. Заметим, что дифференциальный КПД лазера дается выражением y s = dP/Vdl, где V—напряжение источника питания. Выбрав V та 1,8 В, получаем T]i- = 40 %. В действительности имеются сообщения даже о более высоких дифференцнальных КПД (вплоть до 60 7о). На самом деле внутренняя квантовая эффективность (доля инжектированных носителей, которые рекомбинируют излучательно) еще больше (около 70 7о). Это [c.416]

Для наших численных оценок мы используем следующие значения, характерные для ДГ-лазера на GaAs d = 0,l мкм, d = = 0,8 мкм, ал 1,5-10- см , N = 1,5-10 см- , т],- 1 Тг 4 НС, / = 250 мкм, а = 10 см . Кроме того, предположим, что (hv/eV) л 0,8 и коэффициенты отражения обоих торцов равны коэффициенту отражения свободных поверхностей (/ 35%). Тогда из выражения (6.516) находим у = 1,25, так что пороговая плотность тока в соответствии с (6.46) имеет значение /пор 1,6-10 А/см2, которое хорошо согласуется с экспериментальными результатами. Из выражения (6.53) находим, что дифференциальный КПД r]s 67 % это значение опять же хорошо соответствует лучшим из полученных результатов. [c.424]

Гибридный лазер бьш реализован также на полупроводниковом гетеролазере GaAlAs (Л = 815 нм) и кольцевом пассивном обращающем зеркале на ВаТЮз [20]. Было показано, что возврат сопряженного пучка в лазере с эффективностью е эквивалентен увеличению / эф выходного зеркала эф = + (1 -R)e. В эксперименте из измерения понижения порогового тока было найдено е = 9,5 % при расчетном значении б = 8,8 %. Такое достаточно большое значение е (npi реальном Rp = 16 %) определяется само-возвратом сопряженного пучка в исходный канал генерации микронных размеров. При обычном внешнем резонаторе эта операция является сложной и недостаточно точной. [c.201]

В случае постоянного тлеюпдего разряда при холодной эмиссии, который, к сожалению, довольно типичен для многих ге-лий-неоновых лазеров, возможны низкочастотные флуктуации тока. Свыше определенного порогового значения плотности постоянного тока, которое зависит от давления газа, длины разряда и диаметра трубки, происходят изменения в плазменной плотности тока, которые, вызывая макроскопические изменения усиления, приводят к шумам в выходной мощности лазера с таким возбуждением. [c.461]

Наибольший практический интерес представляют лазеры с инжек-ционным возбуждением, имеющие малые габариты и потребляющие малые мощности. Эти лазеры представляют собой полупроводниковый диод, заключенный в оптический резонатор. При подаче на р-я-пере-ход прямого напряжения электроны проводимости из л-области перемещаются в р-область, а дырки, наоборот, из р- в п-область. В районе р-я-перехода они рекомбинируют с выделением квантов электромагнитного излучения. Таким образом, происходит прямое преобразование энергии электрического тока в световую с большим к. п. д. Возбуждение когерентного излучения начинается с некоторого порогового тока. В большинстве материалов пороговый ток велик, и работа лазеров возможна лишь в импульсном режиме или при охлаждении. [c.250]

Пороговый ток /пор или его плотность является одним из основных параметров полупроводникового лазера. Он должен быть как можно меньше. Плотность порогового тока является функцией многих параметров лазерной структуры — ее длины, коэффициентов отражения зеркал резонатора, толщины активного слоя и т. д. Оптимизированная структура (например, ОаХпАзР) будет обладать минимальным /пор, определяемым как [c.116]

У большинства РОС- и РБО-лазеров дифференциальная квантовая эффективность не превышает единиц процентов, пороговая плотность тока 3—7 кА/см что затрудняет реализацию их функционирования при комнатной температуре. Одним из способов снижения /пор в РОС-и РБО-лазерах является использование решеток с блеском , т. е. с профилем, оптимизированным для определенного диапазона к и углов дифракции. Можно показать, что асимметрия треугольного профиля позволяет повысить /iamax более чем на порядок по сравнению с симметричным профилем. Увеличение глубины профиля в некоторых пределах такжё ведет к возрастанию max при ЭТОМ, однако, ухудшается спектральная селективность. Таким образом, оптимальное значение глубины решетки следует выбирать из компромиссных соображений. Значительное внимание уделяется исследованию и оптимизации ИЛ с РБО. В отличие от РОС-лазеров в РБО-лазерах резонанс отражения приходится на брэгговскую частоту и не подвержен расщеплению. Технология их изготовления относительно проще, чем РОС-лазеров, так как гетероструктуры формируются за один эпитаксиальный процесс, который не требуется прерывать для изготовления решетки, и, кроме того, исключается очень сложная операция заращивания профилированной поверхности. Другое существенное преимущество определяется тем, что дифракционная решетка наносится на пассивный участок волноводного слоя и не усугубляет деградацию характеристик лазера, в то время как использование структур с раздельным ограничением позволяет значительно снизить оптические потери на пассивном участке и обеспечить эффективное взаимодействие световой волны с решеткой. Основные структуры РОС- и РБО-лазеров показаны на рис. 6.14 [12, 18]. Лазеры с периодической структурой [c.118]

Достаточно сильный управляющий ток создает инверсную населенность электронных уровней. Инверсная населенность представляет собой состояние, в котором основная часть невозбуиеденных электронов переходит в возбужденное состояние. При этом в активной области вблизи перехода образуется большое число свободных электронов и дырок. При наличии инверсной населенности более вероятен процесс стимулированного излучения другого фотона под воздействием падающего фотона. Для работы лазера требуется достижение определенного уровня инверсной населенности, определяемого пороговым значением тока. [c.104]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...