Wyniki 1-8 spośród 8 dla zapytania: authorDesc:"Grzegorz SOBCZAK"

Kierunki rozwoju sprzężonych fazowo matryc krawędziowych diod laserowych

Czytaj za darmo! »

Przedstawiony artykuł opisuje główne kierunki rozwoju sprzężonych fazowo matryc krawędziowych diod laserowych. Zaprezentowane zostały opisy teoretyczne typu struktur oraz najważniejsze i najciekawsze rozwiązania konstrukcyjne wprowadzane do technologii tego typu laserów na przestrzeni lat. Zwrócono również uwagę na możliwe przyszłe kierunki rozwoju oraz na przyrządy wykonane w Polsce. Abstract. In this paper, there are shown the main trends in development of phase locked arrays of edge emitting laser diodes. There are shown theoretical descriptions of such structures and the most important and interesting technological solutions. Future possibilities of development and the devices manufactured in Poland are described. (Trends in development of phase locked arrays of edge emitting laser diodes ). Słowa kluczowe: sprzężone fazowo matryce, lasery półprzewodnikowe, optoelektronika, diody laserowe Keywords: phase locked arrays, semiconductor lasers, optoelectronics, laser diodes. Wstęp Wysoka sprawność laserów półprzewodnikowych czyni je najważniejszymi kandydatami na źródła promieniowania wysokiej mocy. Standardowa konstrukcja takiego lasera związana jest z zastosowaniem szerokiego paska aktywnego (w płaszczyźnie złącza p-n) definiowanego przez kontakt elektryczny od strony p heterostruktury. Szerokopaskowy kontakt prowadzi jednak do obniżenia jakości emitowanej wiązki optycznej z powodu występowania wielu modów bocznych w rozkładzie promieniowania w falowodzie oraz formowania filamentów [1]. Filamenty powstają na skutek samoogniskowania się pola optycznego w samoistnych, pasożytniczych falowodach powstałych na skutek wzrostu temperatury w pewnych obszarach paska aktywnego lub na skutek spadku koncentracji swobodnych nośników [1 - 3] (oba te procesy związane są z występowaniem naturalnych niejednorodności w heterostrukturze). Wzrost intensywności promieniowania w tych punktach prowadzi do spadku wzmocnienia i przesunięcia pasożytnicz[...]

Wyznaczanie parametrów optycznych epitaksjalnych heterostruktur laserowych


  Po zaprojektowaniu heterostruktury diody laserowej i przekazaniu projektu do realizacji w pracowni epitaksji, pojawia się pytanie, na ile zrealizowana heterostruktura zgodna jest z projektem. Odpowiedź na to pytanie pozwoli zinterpretować ewentualne różnice pomiędzy zmierzonymi parametrami przyrządów (diod laserowych (DL)) wykonanych z tej heterostruktury a parametrami zakładanymi na podstawie projektu. Sekwencja powiązanych wzajemnie charakteryzacji heterostruktury, prostego modelowania numerycznego oraz pomiarów przyrządów umożliwia tę odpowiedź. Jest to przedmiotem tego komunikatu. Projekt heterostruktury Profile współczynnika załamania oraz rozkłady pola optycznego dla dwóch wersji projektowych asymetrycznych heterostruktur laserowych na pasmo 810 nm przedstawione są na rys. 1. Rozwiązania asymetryczne powinny umożliwić zwiększenie osiągalnej mocy optycznej dzięki przesunięciu pola optycznego na stronę n i minimalizację rezystancji [1, 2]. Wersje te różnią się jedynie parametrami geometrycznymi warstwy antyfalowodowej (a-wg. na rys. 1) "wstawionej" pomiędzy falowodem aktywnym (warstwa "potrójna" obejmująca studnię kwantową - wg 3l) i pasywnym (pass-wg.). Wpływ parametrów warstwy antyfalowodowej (składu, grubości warstwy i obszaru gradientowego) na rozkład pola optycznego można opisać ilościowo zmianą efektywnej grubości falowodu deff = d/Γ, gdzie d jest grubością warstwy aktywnej (studni kwantowej, QW) oraz Γ jest współczynnikiem przestrzennego przekrycia rozkładu pola optycznego i QW (confinement factor). Zmiany parametrów relatywnie cienkiej warstwy antyfalowodowej powodują znaczne zmiany rozkładu pola i deff, co widać na rys. 1: deff = 1,24 μm i 0,89 μm, odpowiednio dla wersji projektowych v.1 i v.2. Na wkładce na rys. 1 podane są też projektowane składy (x) poszczególnych [...]

Wpływ rezystancji termicznej na parametry elektrooptyczne i termiczne diod laserowych


  Rezystancja termiczna RT jest parametrem określającym ilościowo skuteczność odprowadzania ciepła generowanego przez diodę laserową (DL). Wskutek wzrostu temperatury w grzejącej się diodzie laserowej wzrasta ilość swobodnych nośników o energii na tyle dużej, aby móc opuścić studnię kwantową. Nośniki te mogą rekombinować niepromieniście lub promieniście z energią kwantu spoza pasma wzmocnienia. Wzrost temperatury DL wpływa na pogorszenie jej charakterystyk elektrooptycznych: podwyższenie prądu progowego, zmniejszenie sprawności kwantowej, przesunięcie widma emisji, a także przyspieszenie procesów degradacyjnych. Wyniki eksperymentalne Do badań wykorzystano DL z paskiem aktywnym o szerokości w = 100 μm i długością rezonatora 1 mm z heterostruktur wykonanych w ITME. Dla zmontowanych diod oprócz charakterystyk mocowo-prądowych zbadano przesuwanie się widma przy stałej repetycji i wydłużającym się czasie impulsu jak również sprawdzono wzrost temperatury złącza DL po włączeniu impulsu prądowego poprzez dynamiczne (z rozdzielczością czasową) pomiary spektralne przy pomocy kamery ICCD firmy Andor. W czasie trwania impulsu o długości 1 ms z repetycją 10 ms wykonywano 40 pomiarów widm z bramką 40 ns, kolejno przesuwanych co 25 μs. W ten sposób zbadano związek pomiędzy różnymi wartościami rezystancji termicznych wynikającymi z różnej jakości montażu chipów do chłodnicy, a parametrami elektrooptycznymi diod laserowych. W dalszej kolejności zmierzono rozkład temperatury w płaszczyźnie złącza przy użyciu wysokorozdzielczej kamery THERMOSENOSORIK 640 SM wyposażonej w detektor InSb (640 × 512 pikseli). Wyniki porównano z charakterystykami promieniowania w polu bliskim (NF). Wszystkie pomiary prowadzono przy I = 1 A, przy stabilizowanej temperaturze chłodnicy 15°C. Wyniki pomiarów elektrooptycznych Ocena zmiany temperatury ΔT przyrządu przy zmianie rozproszonej mocy ΔP pozwala wyznaczyć rezystancję termiczną RT. (1) [[...]

Badania degradacji diod laserowych na pasmo 808 nm

Czytaj za darmo! »

Przedstawiono zmianę charakterystyk mocowo-prądowych i spektralnych diod laserowych (DL) pracujących w paśmie 808 nm podczas trwania testów starzeniowych. Ujawniono zmiany zachodzące w obrębie paska (obszaru) aktywnego poprzez obserwacje elektroluminescencji przez okno wytrawione w n-kontakcie. Zauważono, że defekty w pasku aktywnym dla wszystkich diod propagują się pod kątem 45o do kierunku rezonatora. Uzyskano lepszą wydajność mocy optycznej dla DL montowanych na podkładkach CuC w porównaniu z DL montowanymi bezpośrednio na chłodnicy Cu. Stwierdzono, że o długości życia diod laserowych decydują przede wszystkim jakość wykonania luster oraz technologia wprowadzającego naprężenia montażu chipów na chłodnicach a nie zastosowanie podkładki. Abstract. In this paper changes in light vs. current (L-C) and in spectral characteristics of laser diodes (LDs) emitting at 808 nm band, being performed while aging tests, are shown. The electroluminescence observations made by etched window in n-contact revealed the changes in the active stripe (region). It is significant that defects in the active stripe for all diodes are propagated at 45o angle measured from the direction of laser resonator. Better optical power efficiency was obtained for LDs mounted at CuC heat spreader than for those mounted directly at Cu heat sink. It was found out that the lifetime of LDs are not limited by using heat spreader but mainly by the quality of performance of laser mirrors and the technology of mounting laser chips which induce the strains. (The investigation of degradation of laser diodes emitting at 808 nm band). Słowa kluczowe: dioda laserowa, heterostruktura, badania starzeniowe, niezawodność diod laserowych. Keywords: laser diode, heterostructure, aging tests, degradation. Wprowadzenie Niezawodność diod laserowych (DL) dużej mocy - zdefiniowana jako zdolność przyrządów do pracy w sposób zadowalający w zdefiniowanym środowisku dla określonego przedziału czasu - [...]

Formowanie i stabilizacja rozkładu pola optycznego w płaszczyźnie złącza w diodach laserowych dużej mocy DOI:10.15199/13.2015.9.4


  W technologii krawędziowych diod laserowych falowód wzmocnieniowy można definiować ograniczając przepływ prądu jedynie do wybranego obszaru. Tylko on jest pompowany i dochodzi w nim do generacji. Jednym ze sposobów realizacji takiej konstrukcji jest implantacja jonów do silnie domieszkowanej warstwy podkontaktowej i warstwy p-emitera. Dzięki temu między metalizacją, a warstwą aktywną powstaje obszar izolujący. Wykorzystując rozpływ prądu w kierunku lateralnym oraz odpowiednio definiując obszar implantowany możliwe jest kształtowanie rozkładu wzmocnienia w rezonatorze. Dzięki temu możliwy jest wpływ na poziom wzmocnienia i prąd progowy poszczególnych modów rezonatora. Wyrównanie poziomu wzmocnień poszczególnych modów powinno ograniczyć efekt poszerzania emitowanej wiązki wraz ze wzrostem prądu wysterowania lasera [1]. Stabilną emisję wiązki uzyskuje się w sprzężonych fazowo matrycach (PLA - Phase Locked Arrays), jednak emisja zachodzi w postaci kilku wiązek składowych, a stratne obszary w strukturze powodują spadek sprawności (S) i wzrost prądów progowych (Ith). Uzyskanie rozkładu wzmocnienia w laserze BA podobnego do tego w PLA (rys. 1) powinno podnieść stabilność emitowanej wiązki bez pogorszenia wymienionych parametrów lasera. W tym celu zaproponowano konstrukcję lasera o periodycznym rozkładzie wzmocnienia (MSG - Multistripe Gain) [2, 3], w którym nieduża zmiana efektywnego współczynnika załamania nie spowoduje wzbudzenia supermodów, jak w przypadku PLA [5]. Model lasera o periodycznym profilu wzmocnienia Rozkłady wzmocnienia modowego w strukturach MSG zostały wyznaczone w środowisku FIMMWave (Photon Design) wykorzystującym metodę FMM (Film Mode Matching). FIMMWave umożliwia obliczenia w dziedzinie liczb zespolonych i możliwa jest implementacja strat i wzmocnienia (ujemne straty) w falowodach. Modele laserów bazowały na asymetrycznej heterostrukturze GaAsP/AlGaAs/GaAs [4]. Rysunek 2 przedstawia schemat modeli laserów [...]

Analiza właściwości laserów kaskadowych pod kątem zastosowań w systemach łączności w otwartej przestrzeni DOI:10.15199/48.2018.09.01

Czytaj za darmo! »

Zasadniczym celem pracy jest identyfikacja praktycznych możliwości zastosowania laserów kaskadowych na potrzeby hybrydowego systemu łączności w otwartej przestrzeni (FSO, z ang. free space optical communication), bazującego na dwóch kanałach transmisji: optycznym oraz radiowym. Dodatkowo wskazane zostaną kierunki rozwoju technologii pod kątem ich zastosowania w laserowej łączności bezprzewodowej. Rysunek 1 pokazuje transmisję atmosfery. Widoczne są okna transmisyjne, czyli zakresy widma, w których występuje niska tłumienność promieniowania. Rys.1. Transmisja atmosfery w szerokim zakresie długości fal. Widoczne okna transmisyjne w zakresie widzialnym jak i w zakresie podczerwieni ok. 10 mikrometrów. Kolejne okna transmisyjne znajdują się w zakresie pokrywanym przez radary (mikrofale). [1] Wykorzystywane są okna w zakresie widzialnym i w bliskiej podczerwieni. Niniejsza praca dotyczy wykorzystania okna transmisyjnego znajdującego się w górnym zakresie średniej podczerwieni: ok 10 mikrometrów, gdzie tłumienność atmosfery jest niższa. W trudnych warunkach pogodowych transmisja w tym zakresie widma będzie mniej narażona na ograniczenie przepustowości bądź dostępności w porównaniu z transmisją w innych oknach. Stan wiedzy w dziedzinie kwantowych laserów kaskadowych jako źródeł promieniowania w zakresie średniej podczerwieni. Koncepcja lasera kaskadowego bazuje na teoretycznym artykule opublikowanym w 1971r. przez Kazarinova i Surisa [2], gdzie zaproponowano możliwość uzyskania wzmocnienia dla przejść wewnątrzpasmowych w strukturze supersieci. Pierwszy działający laser kaskadowy pracujący impulsowo w temperaturze został zademonstrowany w 1994r. przez grupę Federico Capasso [3] z Bell Labs (USA). W następnych latach w kilku znakomitych ośrodkach badawczych rozwijano ideę laserów kaskadowych. Obecnie stały się one obiecującym i wszechstronnym źródłem laserowym w zakresie podczerwieni o licznych zastosowaniach. Fizyka przejść [...]

Zastosowanie tlenku grafenu i grafenu w technologii diod laserowych DOI:10.15199/48.2015.09.01

Czytaj za darmo! »

Wykazano, że tlenek grafenu na krawędziach bocznych chipa laserowego powoduje zmniejszenie rezystancji termicznej diody laserowej. Obserwowane jest również zmniejszenie temperatury samego chipa laserowego. Natomiast tlenek grafenu na n-kontakcie powoduje zwiększenie temperatury chipa. Na n-kontakcie korzystne jest zastosowanie grafenu. Pokazano przesuwanie się charakterystyk spektralnych przy zastosowaniu tlenku grafenu i grafenu, jak również zmiany ugięcia chipa laserowego w obecności tlenku grafenu i grafenu. Pomiary wykonano dla diod na pasmo 880 nm. Abstract. It has been shown that covering side walls of a laser diode’s chip with graphene oxide (GO) results in reduction of the laser diode's thermal resistance. Reduction of the temperature of the diode itself is also observed. In turn, additional covering the n-contact of the chip with GO results in the diode's temperature increase. On the other hand, alternative application of a chemical graphene layer in this place gives further temperature decrease. This can be explained by much higher emissivity of graphene layer compared to GO. The shifts of lasing spectral characteristics (in the 880 nm band) as well as changes in chip's deflection connected with GO and graphene applications are also shown. (Application of graphene oxide and graphene in laser diodes technology). Słowa kluczowe: tlenek grafenu, grafen, dioda laserowa, charakterystyki spektralne, rezystancja termiczna, pomiary termowizyjne. Keywords: graphene oxide, graphene, laser diode, spectral characteristics, thermal resistance, thermal measurements. Wprowadzenie Diody laserowe wytwarzają duży strumień ciepła podczas pracy, dlatego w celu skutecznego rozpraszania ciepła, a tym samym osiągnięcia lepszych parametrów elektro-optycznych są lutowane na chłodnicy 'stroną p-do dołu'. Autorzy sprawdzili możliwość dodatkowego odprowadzenia ciepła z obszaru aktywnego diody laserowej do chłodnicy poprzez zastosowanie warstwy tlen[...]

Stan badań nad laserami kaskadowymi na zakres średniej podczerwieni w ITE DOI:10.15199/48.2018.08.10

Czytaj za darmo! »

Prace nad laserowymi źródłąmi średniej podczerwieni prowadzone są w ITE od ponad 10-ciu lat. Dotyczą one nowej generacji laserów półprzewodnikowych, których działanie opiera się na wykorzystaniu specyficznych zjawisk fizycznych zachodzących w nanostrukturach, tzw. kwantowych laserów kaskadowych. Są to prace pionierskie w skali kraju, nawiązujące do aktualnych trendów nauki światowej. W tym czasie opracowano technologię i wytworzono serie prototypowe kilku typów laserów z zakresu średniej podczerwieni. Lasery wytwarzane w ITE wykorzystują heterostruktury GaAs/AlGaAs i AlInAs/InGaAs/InP; te ostatnie zarówno dopasowane sieciowo jak i z kompensacją naprężeń. Opracowano lasery emitujące w pasmie 4.5-5.5 m i 9.0-10.0 m. Wszystkie wytwarzane lasery pracują impulsowo w temperaturze pokojowej; niektóre typy laserów pracują na fali ciągłej. Podstawową technologią stosowaną do wytwarzania struktur jest epitaksja z wiązek molekularnych MBE i hybrydowa technologia MBE + MOVPE. Lasery kaskadowe średniej podczerwieni Kwantowe lasery kaskadowe stanowią nową klasę unipolarnych laserów półprzewodnikowych, których działanie oparte jest na przejściach wewnątrzpasmowych. W odróżnieniu od klasycznych laserów półprzewodnikowych, wykorzystujących przejścia międzypasmowe, długość fali emitowanego przez nie promieniowania praktycznie nie zależy od materiału z którego są wykonane a jedynie od geometrii jam kwantowych stanowiących ich obszar czynny. Zasada działania lasera kaskadowego przedstawiona jest na rys.1. Rys.1 Przejścia międzypasmowe w jamie kwantowej (a), przejścia wewnątrzpasmowe w jamie kwantowej (b). Pozwala to na pokrycie szerokiego spektrum, długości fal od średniej do dalekiej podczerwieni za pomocą struktur wytwarzanych na bazie GaAs i InP, materiałów, których technologia jest doskonale opanowana. Kaskadowa natura generacji promieniowania umożliwia powielanie fotonów i uzyskiwanie mocy przekraczających te, które ge[...]

 Strona 1