Лазеры

Анализ механизмов насыщения мощных импульсных полупроводниковых лазеров на основе гетероструктуры InGaAsP/InP, излучающих на длине волны 1.55 мкм

А. Э. Ризаев, А. А. Подоскин, И. В. Шушканов, В. А. Крючков, С. О. Слипченко, Н. А. Пихтин

Физико-технический институт им. А.Ф. Иоффе Российской академии наук, Россия, 194021 С.-Петербург

Аннотация: Исследуются основные механизмы, ограничивающие на высоких токах накачки оптическую мощность полупроводниковых лазеров на основе гетероструктур InGaAsP/InP, обеспечивающих генерацию на длине волны 1.55 мкм. Анализ проводится посредством численного расчета двумерной модели лазерного диода, учитывающей дрейф-диффузионный транспорт в поперечном направлении и неравномерное распределение носителей заряда и фотонов в продольном направлении вдоль оси резонатора. По результатам расчетов демонстрируется доминирующее влияние внутренних потерь от рассеяния на свободных носителях заряда в волноводном слое на насыщение мощности излучения лазера. С ростом тока накачки первостепенным механизмом насыщения становится ток утечки, сформированный транспортом электронов в p-эмиттер и снижающий внутренний квантовый выход. В ходе анализа также показано, что неравномерное распределение фотонов и усиления вдоль оси резонатора вносит вклад в ограничение выходной мощности лазера, но эффект не оказывает существенного влияния на основные механизмы – ток утечки и потери на свободных носителях заряда.

Ключевые слова: полупроводниковый лазер, насыщение мощности, ток утечки, потери на свободных носителях заряда, дрейф-диффузионный транспорт, продольное выжигание носителей заряда, лазерный диод.

Поступила в редакцию: 12.03.2025
Исправленный вариант: 05.05.2025
Принята в печать: 14.05.2025

 Англоязычная версия: Quantum Electronics, 2025, 52:suppl. 5, S486–S493