ПОЛУПРОВОДНИКОВЫЙ ЛАЗЕР


ПОЛУПРОВОДНИКОВЫЙ ЛАЗЕР
ПОЛУПРОВОДНИКОВЫЙ ЛАЗЕР

       
лазер на основе полупроводникового кристалла. В отличие от лазеров др. типов, в П. л. используются излучательные квант. переходы между разрешёнными энергетич. зонами, а не дискр. уровнями энергии (см. ПОЛУПРОВОДНИКИ). В полупроводниковой активной среде может достигаться очень большой показатель оптич. усиления (до 104 см-1), благодаря чему размеры активного элемента П. л. исключительно малы (длина резонатора =50 мкм — 1 мм). Помимо компактности, особенностями П. л. явл. малая инерционность (=10-9 с), высокий кпд (до 50%), возможность спектральной перестройки и большой выбор в-в для генерации в широком спектральном диапазоне от l=0,3 мкм до 30 мкм (рис. 1). Активными ч-цами в П. л. служат избыточные (неравновесные) эл-ны проводимости и дырки, т. е. свободные носители заряда, к-рые могут инжектироваться, диффундировать и дрейфовать в активной среде. Важнейшим способом накачки в П. л. явл. инжекция через p — n-переход или гетеропереход (см. ЭЛЕКТРОННО-ДЫРОЧНЫЙ ПЕРЕХОД), позволяющая осуществить непосредств. преобразование электрич. энергии в когерентное излучение (инжекционный лазер). Др. способами накачки служат электрич. пробой (напр., в т. н. стримерных лазерах), бомбардировка эл-нами (П. л. с э л е к т р о н н о й н а к а ч к о й) и освещение (П. л. с о п т и ч. н а к а ч к о й). П. л. предложены Н. Г. Басовым и др., впервые осуществлены на р — n-переходе в кристалле GaAs P. Холлом, М. И. Нейтеном (США) и др., с электронной накачкой Басовым с сотр.
ПОЛУПРОВОДНИКОВЫЙ ЛАЗЕР1
Рис. 1. Полупроводники, используемые в полупроводниковых лазерах, и спектральные диапазоны их излучения.
Оптич. усиление в полупроводниках возникает под действием интенсивной накачки при выполнении условий инверсии населённости уровней вблизи дна ?с в зоне проводимости и потолка ?v в валентной зоне (рис. 2). При этом вероятность заполнения эл-нами верхних рабочих уровней в разрешённой зоне (зоне проводимости) больше, чем нижних уровней (валентной зоны). В этом случае вынужденные излучат. переходы преобладают над поглощат. переходами.
ПОЛУПРОВОДНИКОВЫЙ ЛАЗЕР2
Рис. 2. Схема накачки (а) и зонная диаграмма (б) полупроводника, используемого в полупроводниковом лазере; ? — энергия эл-на, р — квазиимпульс, ћw — энергия испускаемого кванта.
Величина оптич. усиления зависит не только от интенсивности накачки, но и от др. факторов: вероятности излучательной рекомбинации, внутр. квантового выхода излучения, темп-ры. В качестве лазерных материалов используются прямозонные полупроводники (напр., GaAs, CdS, PbS), в к-рых квант. выход излучения может достигать 100%. На непрямозонных полупроводниках (Ge, Si) пока не удаётся создать П. л. Разнообразие полупроводниковых лазерных материалов позволяет перекрыть широкий спектральный диапазон с помощью П. л. (табл. 1, 2).
Инжекционный П. л. представляет собой полупроводниковый диод, две плоскопараллельные грани к-рого, перпендикулярные плоскости p—n-перехода и гетероперехода, служат зеркалами оптического резонатора (коэфф. отражения =30%, рис. 3). Иногда применяются внеш. резонаторы.
Табл. 1. НЕКОТОРЫЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ ИНЖЕКЦИОННЫХ ЛАЗЕРОВ
ПОЛУПРОВОДНИКОВЫЙ ЛАЗЕР3
Табл. 2. ПОЛУПРОВОДНИКИ, ИСПОЛЬЗУЕМЫЕ В ГЕТЕРОЛАЗЕРАХ
ПОЛУПРОВОДНИКОВЫЙ ЛАЗЕР4
Инверсия заполнения достигается при большом прямом токе через диод за счёт инжекции избыточных носителей в слой, прилегающий к переходу. Генерация когерентного излучения возникает в полосе краевой люминесценции, если оптич. усиление способно превзойти потери энергии, связанные с выводом излучения наружу, поглощением и рассеянием внутри резонатора. Ток, соответствующий началу генерации, наз. пороговым. Плотность порогового тока в инжекционных П. л. обычно =1 к А/см2 (табл. 1).
ПОЛУПРОВОДНИКОВЫЙ ЛАЗЕР5
ПОЛУПРОВОДНИКОВЫЙ ЛАЗЕР6
Рис. 3. Вверху инжекционный лазер на р —n-переходе; внизу — образцы инжекционных полупроводниковых лазеров.
Наибольшее распространение получили П. л. на основе гетероструктур (гетеролазеры), они имеют наиболее низкие пороговые плотности тока при темп-рах 300 К. Гетеролазер содержит 2 гетероперехода, один типа p — n, инжектирующий эл-ны (эмиттер), и другой, типа p — p, ограничивающий диффузное растекание носителей заряда из активного слоя; активная область заключена между ними. В т. н. п о л о с к о в ы х л а з е р а х активная область в форме узкой полоски шириной 1— 20 мкм протягивается вдоль оси резонатора от одного зеркала к другому. Благодаря малым размерам активной области пороговый ток полосковых гетеролазеров достаточно мал (5—150 мА) для получения непрерывной генерации при T=300 К. Мощность излучения таких П, л. (=100 мВт) ограничена перегревом активной области. В коротких импульсах П. л. испускают большую мощность (до 100 Вт), к-рая ограничена оптич. разрушением торцевых граней. Многоэлементные инжекционные П. л. создают в импульсе мощность до 10 кВт.
Полупроводники, из к-рых могут быть изготовлены гетеролазеры, при разл. хим. составе должны обладать одинаковым периодом крист. решётки. Используются многокомпонентные тв. растворы, среди к-рых можно найти непрерывные ряды в-в с постоянным периодом решётки (изопериодические системы). Напр., в гетеролазере на основе твёрдых растворов AlxGat-xAs гетероструктуру составляют слои (рис. 4): p(AlxGa1-xAs); p(GaAs); n(AlxGa1-xAs).
ПОЛУПРОВОДНИКОВЫЙ ЛАЗЕР7
Рис. 4. Схема гетеролазера с двухсторонней гетероструктурой на основе AlGaAs (a) и его энергетич. диаграмма (б); ?с и ?v — края зоны проводимости и валентной зоны; ?эF и ?дF — энергии Ферми для эл-нов и дырок.
В П. л. с электронной накачкой используются пучки быстрых эл-нов с энергией 104—105 эВ (как правило, меньшей порога образования радиационных дефектов в кристалле). Избыточные носители заряда образуются в результате ионизации при замедлении быстрых эл-нов. Глубина проникновения эл-нов зависит от энергии и может достигать 10-2 см. П. л. этого типа, помимо активного элемента, содержат источник высокого напряжения, электронную пушку и систему фокусировки и управления пучком. Достоинство П. л. с электронной накачкой — возможность сканирования излучающего пятна по активному элементу, что позволяет осуществить воспроизведение и проектирование на большой экран телевизионного изображения (разновидность лазерного телевидения). Мощность излучения в импульсе в П. л. этого типа может достигать 1 МВт (при накачке большого объёма кристалла или многоэлементной мишени). П. л. с электронной накачкой изготовляются в виде отпаянной вакуумной трубки с оптич. окном для вывода лазерного излучения (рис. 5).
ПОЛУПРОВОДНИКОВЫЙ ЛАЗЕР8
Рис. 5. Полупроводниковые лазеры с электронной накачкой в отпаянной трубке.

Физический энциклопедический словарь. — М.: Советская энциклопедия. . 1983.

ПОЛУПРОВОДНИКОВЫЙ ЛАЗЕР

- лазер на основе полупроводниковой активной среды. В отличие от лазеров др. типов, в П. л. используются квантовые переходы между разрешёнными энергетич. зонами, а не дискретными уровнями энергии (см. Полупроводники). Лазерный эффект в П. л. связан в осн. с межзонной люминесценцией (излучат. рекомбинацией созданных внеш. воздействием избыточных электронов и дырок; рис. 1). Поэтому длину волны l лазерного излучения можно выразить через ширину запрещённой зоны 4006-10.jpg4006-11.jpg

где h- постоянная Планка, с- скорость света. П. л, перекрывают спектральный диапазон от 4006-12.jpg0,3 мкм до 4006-13.jpg45 мкм (рис. 2).

В полупроводниковой активной среде может достигаться очень большой показатель оптич. усиления (до 4006-14.jpg), благодаря чему размеры П. л. исключительно малы, напр. длина резонатора может составлять неск. мкм, типично - 200-300 мкм. Помимо компактности, особенностями П. л. являются малая инерционность 4006-15.jpg высокий кпд 4006-16.jpg возможность плавной спектральной перестройки, большой выбор веществ для генерации в широком спектральном диапазоне.


4006-17.jpg

К достоинствам П. л. следует также отнести совместимость П. л. с полупроводниковыми приборами др. типов и возможность монолитной интеграции, возможность электронного управления режимом генерации и параметрами излучения - длиной волны, степенью когерентности, числом спектральных мод и т. п., возможность ВЧ-модуляции излучения путём модуляции тока накачки, низковольтность (<1-3 В) электропитания, а также наибольшую среди лазеров др. типов долговечность (до 4006-18.jpg ч).

П. л. включает в себя активный элемент из полупроводникового монокристалла, чаще всего в форме бруска ("чипа"). Собственно активная область элемента обычно составляет лишь его малую часть, и её объём, напр, в современном, т. н. полосковом, инжекционном лазере, оказывается в пределах 4006-19.jpg Оп-

тич. резонатор П. л. образован либо торцевыми зеркальными гранями активного элемента (изготовляемого обычно путём раскалывания пластин по плоскостям спайности кристалла), либо внеш. отражателями и сложными устройствами с периодич. структурами обратной связи (брэгговскими отражателями и структурами распределённой обратной связи).

Накачка. Важнейшим способом накачки в П. л. является инжекция избыточных носителей заряда через р - n-переход, гетеропереход или др. нелинейный электрич. контакт. На рис. 3 показан инжекц. лазер с активной полоской, вытянутой вдоль оси оптич. резонатора перпендикулярно двум плоскопараллельным торцам лазера. Из-за сравнительно малых размеров излучающего пятна на торце инжекц. лазера испускаемое излучение сильно дифрагирует при выходе во внеш. среду и его направленность оказывается невысокой (угол расходимости лазерного пучка составляет 20 - 40° и обычно заметно различается во взаимно ортогональных плоскостях).

Др. способами накачки служат электрич. пробой в сильном поле (напр., в т. н. стримерных лазерах), освещение (П. л. с оптич. накачкой) и бомбардировка быстрыми электронами (П. л. с электронно-лучевой пли электронной накачкой).

П. л. с накачкой электрич. пробоем содержит активный элемент в форме чипа-резонатора с контактами для подведения высоковольтного напряжения. В стример-ном П. л. используется пробой при стримерном разряде в однородном полупроводниковом образце высокого сопротивления. Напряжение в этом П. л. подводится в виде коротких импульсов, а излучающее пятно быстро перемещается вслед за головкой (стримером) электрич. разряда.

При использовании оптич. или электронно-лучевой накачки активная область располагается в приповерхностном слое полупроводникового образца, и толщина этой области зависит от глубины проникновения энергии накачки. В зависимости от взаимного расположения пучка накачки и лазерного луча используют как продольный, так и поперечный вариант геометрии накачки. П. л. с электронно-лучевой накачкой помимо активного элемента (мишени) включает в себя электронную пушку. Особенностью лазеров с такой накачкой является возможность быстрого изменения конфигурации накачки, напр. сканирования со скоростями, обеспечивающими воспроизведение телевиз. изображения (лазерное проекц. телевидение).

4006-20.jpg

Рис. 2. Полупроводники, используемые в полупроводниковых лазерах, и спектральные диапазоны излучения.

Физический механизм. Рабочие уровни в П. л. обычно принадлежат энергетич. зонам, т. е. областям сплошного спектра энергетич. состояний, а активными частицами лазерной среды являются свободные носители заряда. Накачка обеспечивает поступление избыточных электронов в зону проводимости и избыточных дырок в валентную зону (напр., оптич. накачка порождает избыточные пары носителей - электронов и дырок - за счёт межзонного поглощения; см. в ст. Полупроводники). Время свободного пробега носителя обычно мало (10-13 - 10-12 с) вследствие быстрых процессов внут-ризонной релаксации носителей (в частности, электрон-электронных столкновений, рассеяния на фононах и примесях и т. и.). В результате неравновесные носители могут "термализоваться", т. е. перейти на более низкие энергетич. уровни в пределах своей зоны, распределившись по энергии 4006-21.jpg в соответствии с ф-цией распределения Ферми для электронов и дырок (см. Ферми - Дирака распределение):4006-22.jpg4006-23.jpg

4006-24.jpg

Здесь Т- абс. темп-ра,4006-25.jpg т. н. квазиуровни Ферми. Образно говоря, электроны "скатываются" ко "дну" зоны проводимости 4006-26.jpg а дырки "всплывают" к "потолку" валентной зоны 4006-27.jpgраньше, чем рекомбинируют между собой. Время жизни избыточных носителей, ограниченное рекомбинацией, само по себе довольно мало 4006-28.jpg4006-29.jpg однако оно существенно превышает время свободного пробега и время, необходимое для термализации носителей. Это справедливо и в том случае, когда используется накачка активной среды быстрыми электронами, исходная энергия к-рых составляет 4006-30.jpg эВ. Электроны накачки порождают лавину вторичных неравновесных электронов и дырок, термализующихся к краям своих зон. Время релаксации электронов большой энергии также очень мало из-за возможности расхода энергии на ионизацию (порождение вторичных пар) и на генерацию ВЧ-фоеонов.

Состояние возбуждённой полупроводниковой среды, при к-ром имеется избыток концентрации носителей, распределённых, однако, в осн. в соответствии с фермиевскими ф-циями 4006-31.jpg называют квазиравновесным, подчёркивая тем самым энергетич. равновесность внутри каждой зоны при отсутствии равновесия между зонами.

Мерой отклонения от равновесия концентрации носителей при квазиравновесии служит разность 4006-32.jpg4006-33.jpg излучат. переходы преобладают над переходами с поглощением, если вероятность заполнения электронами верхних рабочих уровней превышает вероятность заполнения ими ниж. уровней. Это условие сводится к следующему неравенству:

4006-34.jpg

где 4006-35.jpg- энергия ниж. состояния (в валентной зоне), 4006-36.jpg - энергия верх, состояния (в зоне проводимости); величина 4006-37.jpg представляет собой вероятность заполнения соответствующего состояния электроном. С учётом (2) для квазиравновеспя условие (3) может быть выражено в виде

4006-38.jpg

и поскольку для межзонного перехода 4006-39.jpg то одноврем. выполняется условие

4006-40.jpg

4006-41.jpg

Рис. 3. Полосковый инжекционный лазер: а - общий вид в сборке; б - схема; в - сечение вблизи активной области (АО).

Неравенство (5) является условием инверсии для межзонных переходов. Инверсия населённостей может быть получена и для переходов между зоной и примесным уровнем или примесными зонами в легиров. полупроводниках, и даже между дискретными уровнями примесного центра (напр., П. л. на внутрицент-ровом переходе в InP, легированном Fe, работающий на длине волны 2,7 мкм при 2 К). Созданы также излучатели когерентного дальнего ИК-излучения, работающие при низкой темп-ре в режиме коротких импульсов на внутривенных переходах в скрещённых электрич. и магн. полях.

Состояние инверсии достигается благодаря действию интенсивной накачки и в случае межзонных переходов выполняется прежде всего для рабочих уровней, находящихся на самых краях обеих зон (в сильноле-гиров. полупроводниках - для уровней в "хвостах" зон, протягивающихся в номинально запрещённую зону). Это объясняет справедливость соотношения (1) для большинства лазеров, т. е. объясняет связь энергии фотона лазерного излучения с шириной запрещённой зоны излучающего полупроводника. Все факторы, оказывающие действие на ширину 4006-42.jpgзапрещённой зоны полупроводника (темп-pa, давление, магн. поле), влияют на длину волны лазерного излучения П. л. и одноврем. на показатель преломления среды. Это позволяет осуществлять перестройку длины волны лазерного излучения, напр. для спектроскопич. целей. С др. стороны, для получения лазерного излучения на фиксиров. длине волны необходимо предпринимать меры для её стабилизации, поддерживая на пост. уровне темп-ру, ток накачки и т. п.

Условие инверсии может быть выполнено для фотонов в нек-рой спектральной полосе (рис. 4). Для получения эффекта лазерной генерации оптич. усиление должно компенсировать все потери потока фотонов в прело-лах лазерного резонатора, образуемого обычно собственно активной средой и зеркальными плоскостями.

Рис. 4. Спектральный контур полосы оптического усиления в полупроводниковом лазере.

4006-43.jpg

Такая компенсация достигается прежде всего вблизи максимума усиления, если не применена дополнит. спектральная селекция, смещающая рабочую частоту лазера. На пороге генерации должны быть выполнены два условия - компенсация энергетич. потерь за счёт оптич. усиления и наличие положит. обратной связи за счёт частичного (или полного) отражения оптич. потока от зеркал обратно в активную среду. Если R - коэф. отражения и К - коэф. усиления на длине активной среды между зеркалами, то условие генерации имеет вид


4006-44.jpg

(при включении накачки для накопления фотонов в резонаторе необходимо выполнить условие КR> 1 в стационарном режиме, если пренебречь вкладом спонтанного излучения 4006-45.jpg Для естеств. плоской поверхности полупроводникового кристалла, напр. GaAs, 4006-46.jpg0,32 (если внеш. среда - воздух или вакуум). Следовательно, для возникновения генерации оказывается достаточным 4006-47.jpg3, что легко можно получить на сравнительно малой длине активной среды (100 - 300 мкм), если учесть, что показатель усиления в полупроводниковой среде легко достигает значений 4006-48.jpg

Рис. 5. Энергетические диаграммы прямозонного (а) и непрямозонного (б) полупроводников.


4006-49.jpg

Материалы и структуры. В П. л. применяются т н прямозонные полупроводники (рис. 5, а), в к-рых термализирующиеся носители обоих знаков приобретают примерно одинаковый квазиимпульс, собираясь в соответствующих экстремумах своих зон и затем излучательно рекомбинируя с выполнением закона сохранения квазиимпульса (импульс фотона составляет относительно малую величину). В непрямозонных полупроводниках (рис. 5, 6 )для рекомбинации носителей требуется участие др. частиц или квазичастиц (напр., фононов, обладающих соответствующим квазиимпульсом), что существенно снижает вероятность излучат. перехода. В результате излучат. переходы не могут конкурировать с безызлучательными. Для непрямозонных полупроводников (к ним относятся, в частности, Si, Ge, SiC, GaP и др.) характерна слабая межзонная люминесценция, в них не развивается усиление, достаточное для возникновения генерации на этих переходах. Попытки создания эфф. лазеров на непрямозонных полупроводниках остались безуспешными. Прямозонные полупроводники, используемые в П. л. (рис. 1), относятся в осн. к трём группам соединений:4006-50.jpg4006-51.jpg (первые две используются в инжекц. П. л.). Кроме бинарных соединений, имеются многочисл. ряды изоморфных твёрдых растворов (на рис. 2 даны их сокращённые ф-лы: напр. GalnPAs означает где x и у - мольные доли соединений Ga4006-52.jpgи As, соответственно, составляющих многокомпонентную, в данном случае четырёхкомпонентную, смесь).

Среди лазерных материалов выделяются соединения и составы, входящие в т. н. изопериодические пары, т. е. пары кристаллов, различающиеся по хим. составу, ширине запрещённой зоны и др. физ свойствам, но имеющие одинаковый период кристаллич решётки Такие материалы пригодны для образования бездефектных гетеропереходов путём наращивания одного материала на другом эпитаксиаль-ными методами (см. Эпитаксия). Совершенные гетеропереходы необходимы для формирования лазерных гетероструктур, широко используемых в совр. П. л. (наз. также гетеролазерами).

В изопериодич. паре более узкозонный компонент служит в качестве активного вещества и, следовательно, должен быть прямозонным материалом. Более широкозонный компонент выполняет роль эмиттерных слоев. Подбор изопериодич. материалов среди бинарных соединений весьма ограничен. Лучшей парой являются соединения GaAs (прямозонное 4006-53.jpg1,5эВ) и AlAs (непрямозонное, 4006-54.jpg 2,1 эВ), у к-рых периоды решётки различаются на 0,14%. В твёрдых растворах бинарных соединений период решётки плавно зависит от состава; возможности подбора в них изопериодич. пар расширяются. Примером могут служить пара InP (4006-55.jpg= 1,35 эВ) и 4006-56.jpg=0,74 эВ), используемая в гетеролазере на длине волны 1,67 мкм. В четверных и др. многокомпонентных твёрдых растворах существуют непрерывные ряды изопериодич. материалов: напр., пара 4006-57.jpg 4006-58.jpg перекрывает диапазон длин волн 1,0-1,67 мкм, если'между c и у соблюдается "изопериодическое" условие В 4006-59.jpgлазерных гетероструктурах активная область обычно представляет собой тонкий или сверхтонкий (< 100 нм) слой (иногда - неск. таких слоев с прослойками между ними), заключённый между широкозонными эмиттерными слоями (т. н. двойная гетерострук-тура). Активный слой обычно обладает свойствами ди-электрич. волновода, к-рый удерживает поток излучения, распространяющийся вдоль него, и уменьшает дифракц. оптич. потери. Активный слой образует собой потенц. яму для избыточных носителей одного или обоих знаков, и в случае особо малой его толщины (< 30 нм) в нём проявляется волновая природа электронов - квантование энергетич. уровней в яме оказывает влияние на спектральную форму полосы усиления. Такие П. л. наз. квантоворазмерными или лазерами с "квантовыми ямами". Уменьшение активного объёма позволяет понизить мощность накачки, необходимую для получения режима генерации. В наиб. миниатюрных лазерах пороговый ток генерации составляет ок. 1 мА при комнатной темп-ре, а для получения оптич. мощности 1 мВт достаточен ток накачки 5-10 мА. Распространённым вариантом пленарной лазерной гетероструктуры является двойная гетеро-структура с трёхслойным волноводом (рис. 6), в к-рой собственно активный слой снабжён тонкими волновод-ными прослойками. На основе такой модифициров. гетероструктуры достигнуты наиб. высокие характеристика ннжекц. лазера. В т. н. заращённых или заглублённых полосковых гетероструктурах активный волновод представляет собой полоску, ограниченную гетеропереходами со всех боковых сторон.


4006-60.jpg

Рис. 6. Двусторонняя лазерная гетероструктура на основе InGaAsP/InP с трёхслойным волноводом (l = 1,3 мкм).

В инжекц. лазерах удаётся использовать только те лазерные материалы, в к-рых можно получить p - n -переход или p - n -гетеропереход, а также возможно обеспечить протекание тока достаточно высокой плотности 4006-61.jpg К ним не относятся, в частности, прямозонные соединения типа 4006-62.jpgи ряд др. полупроводников (Те, GaSe и др.). Ко всем материалам для П. л., однако, применимы бесконтактные способы накачки - оптическая и электронно-лучевая.

Основные характеристики. Мощность излучения П. л. как ф-ция тока накачки (ватт-амперная характеристика; рис. 7) имеет излом на пороге генерации и крутой более или менее линейный участок, наклон к-рого представляет собой дифференц. ватт-амперную эффективность П. л. Пороговая плотность тока в инжекц. ге-теролазерах на основе GaAlAs/GaAs составляет при комнатной темп-ре 200-5004006-63.jpg при ма-

лой толщине активного слоя. В нек-рых образцах П. л. кпд (коэф. преобразования элект-рич. энергии в энергию лазерного излучения) достигает 30-40%. Типичная мощность непрерывного излучения полоско-вого П. л.- ок. 10 мВт, хотя наилучшие ресурсные характеристики (напр., безотказная наработка >4006-64.jpgч) соответствуют мощности 1-3 мВт.


4006-65.jpg

Многоэлементные излучатели - фазированные лазерные монолитные "линейки" - обеспечивают мощность лазерного излучения на уровне 5-15 Вт в зависимости от размеров излучателя и числа полосковых элементов. В импульсном режиме мощность излучения ограничивается оптич. прочностью материала (критич. интенсивность излучения в GaAs составляет 2-3 4006-66.jpg при длительности импульса 4006-67.jpgс). Пиковая мощность инжекц. лазера с широким контактом достигает 20-50 Вт; в лазерах с большим рабочим объёмом, накачиваемых с помощью электронного пучка пли излучения др. лазера, мощность излучения в импульсном режиме может достигать 4006-68.jpgВт.

Модовой состав излучения существенно зависит от конструкции и размеров резонатора П. л., а также от величины мощности излучения. П. л. испускает узкую спектральную линию, к-рая сужается с увеличением мощности излучения, если не появляются пульсации и многомодовые эффекты. Сужение линии ограничивается фазовыми флуктуациями, обусловленными спонтанным излучением. Эволюция спектра излучения с ростом мощности в инжекц. лазере показана на рис. 7. В од-ночастотном режиме наблюдают сужение спектральной линии до 4006-69.jpgГц; мин. значение ширины линии в П. л. со стабилизацией одночастотного режима с помощью селективного внеш. резонатора составляет величину 4006-70.jpg0,5 кГц. В П. л. путём модуляции накачки удаётся получить модулиров. излучение, напр. в форме синусоидальных пульсаций с частотой, достигающей в нек-рых случаях 10-20 ГГц, или в форме УК-импульсов субпикосекундной длительности 4006-71.jpg Осуществлена передача информации с помощью П. л. со скоростью 2-8 Гбит/с.

Применение П. л. находят в бытовых и техн. устройствах записи и воспроизведения информации (т. н. оптич. игла в проигрывателях на компакт-дисках, видеодисках, в голографич. системах памяти), в лазерных принтерах, волоконно-оптич. системах связи, системах накачки твердотельных лазеров, в автоматике, телеметрич. датчиках, науч. исследованиях, в спектроскопии, спектральных датчиках, оптич. дальномерах, высотомерах, в проекц. лазерном телевидении, оптич. "сторожах", имитаторах стрельбы, индикаторах и т. д. В заруб. странах годовое потребление П. л. составляет 4006-72.jpg экземпляров, гл. обр. гетерлазеров на основе GaAlAs/GaAs и InGaAsP/InP.

Лит.: Елисеев П. Г., Введение в физику инжекционных лазеров, М., 1983; Басов Н. Г., Eлисеев П. Г., Попов Ю. М., Полупроводниковые лазеры, "УФН", 1986, т. 148, с. 35. П. Г. Елисеев.

Физическая энциклопедия. В 5-ти томах. — М.: Советская энциклопедия. . 1988.


.

Смотреть что такое "ПОЛУПРОВОДНИКОВЫЙ ЛАЗЕР" в других словарях:

  • Полупроводниковый лазер —         полупроводниковый квантовый генератор, Лазер с полупроводниковым кристаллом в качестве рабочего вещества. В П. л., в отличие от лазеров др. типов, используются излучательные Квантовые переходы не между изолированными уровнями энергии… …   Большая советская энциклопедия

  • ПОЛУПРОВОДНИКОВЫЙ ЛАЗЕР — лазер, активная среда которого полупроводниковый кристалл. Полупроводниковый лазер имеет малые размеры (50 мкм 1 мм), высокий кпд (до 50%), возможность спектральной перестройки. Полупроводниковый лазер генерирует излучение в диапазоне длин волн 0 …   Большой Энциклопедический словарь

  • Полупроводниковый лазер — Полупроводниковый лазер  твердотельный лазер, в котором в качестве рабочего вещества используется полупроводник. В таком лазере, в отличие от лазеров других типов (в том числе и других твердотельных), используются излучательные переходы не… …   Википедия

  • полупроводниковый лазер — Ндп. полупроводниковый квантовый генератор ПКГ Лазер с полупроводниковым активным элементом. [ГОСТ 15093 90] Недопустимые, нерекомендуемые полупроводниковый квантовый генератор ПКГ Тематики лазерное оборудование EN semiconductor laser …   Справочник технического переводчика

  • полупроводниковый лазер — лазер, активная среда которого  полупроводниковый кристалл. Полупроводниковый лазер имеет малые размеры (длина резонатора 50 мкм  1 мм), высокий кпд (до 50%), возможность спектральной перестройки. Полупроводниковые лазеры генерируют излучение в… …   Энциклопедический словарь

  • полупроводниковый лазер — puslaidininkinis lazeris statusas T sritis Standartizacija ir metrologija apibrėžtis Lazeris su puslaidininkine aktyviąja terpe. atitikmenys: angl. semiconductor laser vok. Halbleiterlaser, m rus. полупроводниковый лазер, m pranc. laser à semi… …   Penkiakalbis aiškinamasis metrologijos terminų žodynas

  • полупроводниковый лазер — puslaidininkinis lazeris statusas T sritis chemija apibrėžtis Lazeris su puslaidininkine aktyviąja terpe. atitikmenys: angl. junction laser; semiconductor laser rus. полупроводниковый лазер …   Chemijos terminų aiškinamasis žodynas

  • полупроводниковый лазер — puslaidininkinis lazeris statusas T sritis fizika atitikmenys: angl. semiconductor laser vok. Halbleiterlaser, m rus. полупроводниковый лазер, m pranc. laser à semi conducteur, m …   Fizikos terminų žodynas

  • ПОЛУПРОВОДНИКОВЫЙ ЛАЗЕР — лазер, в к ром активной средой служат полупроводники (арсенид галлия GaAs, сульфид кадмия CdS, сульфид свинца PbS и др.) или их сплавы [(Ga, Al)As, GaAs InP и др.]. Преобразование приложенной электрич. энергии в лазерное излучение в П. л.… …   Большой энциклопедический политехнический словарь

  • ПОЛУПРОВОДНИКОВЫЙ ЛАЗЕР — лазер, активная среда к рого полупроводн. кристалл. П. л. имеет малые размеры (длина резонатора 50 мкм 1 мм), высокий кпд (до 50%), возможность спектральной перестройки. П. л. генерируют излучение в диапазоне длин волн 0,3 30 мкм. Наиб.… …   Естествознание. Энциклопедический словарь

Книги

Другие книги по запросу «ПОЛУПРОВОДНИКОВЫЙ ЛАЗЕР» >>


Поделиться ссылкой на выделенное

Прямая ссылка:
Нажмите правой клавишей мыши и выберите «Копировать ссылку»

We are using cookies for the best presentation of our site. Continuing to use this site, you agree with this.