Проектирование светодиодов с резонатором

September 27, 2011 by admin Комментировать »

На рис. 15.1 показана структура светодиода с резонатором, в состав которого входят два зеркала с коэффициентами отражения Riи i?2. Зеркала с разными коэффициентами отражения выбраны для того, чтобы излучение в основном выходило со стороны только одного зеркала, называемого светопропускающим. Далее будем считать, что таким является зеркало с коэффициентом отражения jRi. Между двумя зеркалами расположена активная область. Предпочтительнее, чтобы ее положение совпадало с областью пучности стоячей оптической волны резонатора, как показано на рис. 15.1. Предполагается,

что в данном светодиоде применяются металлические зеркала, поэтому на границе с ними амплитуда волны равна нулю.

Сформулируем несколько правил, которые необходимо выполнять при проектировании светодиодов, для получения максимального усиления спонтанного излучения в структуре с резонатором (Schubertetal., 1994, 1996; Huntetal., 1995a, 1995b). Эти правила помогут лучше понять основные принципы действия светодиодов с резонатором и выяснить, чем отличаются такие светодиоды от поверхностно-излу- чающих лазеров с вертикальным резонатором.

Первое правило. Коэффициент отражения светопропускающего зеркала Riдолжен быть намного ниже коэффициента отражения второго зеркала Дг, т. е.

Рис. 15.3. Спектры спонтанного излучения светодиода с резонатором, работающего на длине волны 930 нм, и поверхностно-излучающего лазера с вертикальным резонатором с рабочей длиной волны 850 нм. Ток инжекции в обоих случаях равен 2 мА. Кривая интенсивности излучения лазера умножена на 10.

Пороговый ток генерации лазера = 7 мА (Schubertetal., 1996)

 

с резонаторами. Из рис. 15.3 также следует, что спектральная линия излучения лазера уже спектра излучения светодиода. Более высокая спектральная чистота излучения лазеров объясняется более высокими коэффициентами отражения зеркал, используемых в них.

Из критерия (15.3) для светодиодов с резонатором также следует вывод, что такие устройства не могут работать в режиме лазерной генерации. Как утверждалось выше, всегда справедливо неравенство , Следовательно, потери на отражателе (1 — i?i) всегда больше максимально достижимого усиления при двукратном проходе резонатораНеспособность светодиодов с резонатором входить в режим лазерной генерации была доказана экспериментально. Для этого на них подавали импульсы инжекционного тока большой амплитуды. Никаких признаков возникновения лазерной генерации в светодиодах при этом обнаружено не было. Из сказанного можно сделать вывод, что светодиоды с резонатором и поверхностно-излучающие лазеры с вертикальным резонатором имеют разные физические принципы работы.

Низкую интенсивность спонтанного излучения лазеров с вертикальным резонатором часто объясняют перепоглощением фотонов в активной области. При этом попытки понизить пороговый ток генерации за счет повышения отражающей способности зеркал ведут к еще большему снижению интенсивности спонтанного излучения. На основании всего этого можно предположить, что, применяя планарные структуры с резонатором, нельзя создать лазер с нулевым порогом генерации (Kobayashietal., 1982; Yokoyama, 1992).

Источник:

 Шуберт Ф. Светодиоды / Пер. с англ. под ред. А.Э. Юновича. — 2-е изд. – М.: ФИЗМАТЛИТ, 2008. – 496 с. – ISBN 978-5-9221-0851-5.

Оставить комментарий

микросхемы мощности Устройство импульсов питания пример приемника провода витков генератора выходе напряжение напряжения нагрузки радоэлектроника работы сигнал сигнала сигналов управления сопротивление усилитель усилителя усиления устройства схема теория транзистора транзисторов частоты