полупроводниковый лазер с оптической накачкой

Формула изобретения

1. ПОЛУПРОВОДНИКОВЫЙ ЛАЗЕР С ОПТИЧЕСКОЙ НАКАЧКОЙ на основе гетероструктуры, включающей лазерную структуру с широкозонными слоями и активной областью, имеющей по крайней мере один квантово-размерный узкозонный слой, причем слои гетероструктуры выполнены с заданными толщинами и ширинами запрещенных зон, а также включающий полупроводниковый источник оптической накачки и по крайней мере одно отражающее зеркало, отличающийся тем, что в качестве источника оптической накачки выбран светодиод, светодиодная структура которого введена в гетероструктуру, а именно со стороны внешней плоскости одного из широкозонных слоев дополнительно введены по крайней мере один активный слой светодиодной структуры и по крайней мере один дополнительный широкозонный слой, тип проводимости которого противоположен типу проводимости широкозонного слоя, помещенного с другой стороны активного слоя светодиодной структуры, причем ширина запрещенной зоны активного слоя светодиодной структуры менее ширины запрещенных зон широкозонных слоев гетероструктуры и более ширины запрещенной зоны активного слоя активной области лазерной структуры, к широкозонным слоям светодиодной структуры дополнительно введены омические контакты, а в гетероструктуре размещено по крайней мере одно зеркало, имеющее максимальный коэффициент отражения в диапазоне длин волн излучения светодиода, состоящее из последовательности интерференционных слоев, расположенных параллельно другим слоям гетероструктуры со стороны внешней плоскости одного из широкозонных слоев и изопериодичных периоду решетки этого слоя.

2. Полупроводниковый лазер с оптической накачкой на основе гетероструктуры, включающей лазерную структуру с широкозонными слоями и активной областью, имеющей по крайней мере один квантово-размерный активный слой, причем слои гетероструктуры выполнены с заданными толщинами и их ширинами запрещенных зон, а также включающий полупроводниковый источник оптической накачки и по крайней мере одно отражающее зеркало, отличающийся тем, что в качестве источника оптической накачки выбран светодиод, светодиодная структура которого введена в гетероструктуру, а именно со стороны внешней плоскости одного из широкозонных слоев дополнительно введены по крайней мере один активный слой светодиодной структуры и по крайней мере один дополнительный широкозонный слой, тип проводимости которого противоположен типу проводимости широкозонного слоя, помещенного с другой стороны активного слоя светодиодной структуры, причем ширина запрещенной зоны активного слоя светодиодной структуры менее ширины запрещенных зон широкозонных слоев гетероструктуры и более ширины запрещенной зоны активного слоя активной области лазерной структуры, к широкозонным слоям светодиодной структуры дополнительно введены омические контакты, при этом в активную область лазерной структуры дополнительно введен по крайней мере один промежуточный слой, помещенный по крайней мере с одной стороны активного слоя активной области лазерной структуры и имеющий ширину запрещенной зоны менее ширины запрещенных зон широкозонных слоев и более ширины запрещенной зоны активного слоя активной области лазерной структуры, а в гетероструктуре размещено по крайней мере одно зеркало, имеющее максимальный коэффициент отражения в диапазоне длин волн излучения светодиода, состоящее из последовательности интерференционных слоев, расположенных параллельно другим слоям гетероструктуры со стороны по крайней мере одного внешнего широкозонного слоя и изопериодичных периоду решетки этого слоя.

3. Лазер по п.2, отличающийся тем, что промежуточный слой выполнен одного типа проводимости с широкозонными слоями лазерной структуры и ширина его запрещенной зоны менее ширины запрещенной зоны активного слоя светодиодной структуры.

4. Лазер по п.2, отличающийся тем, что широкозонные слои выполнены p-типа проводимости, промежуточные слои n-типа проводимости и ширина их запрещенных зон превышает ширину запрещенной зоны активного слоя светодиодной структуры.

5. Лазер по п.1, или 2, или 3, или 4, отличающийся тем, что при наличие более одного квантово-размерного активного слоя активной области лазерной структуры толщина по крайней мере одного из них отлична от толщины других аналогичных активных слоев.

6. Лазер по п.1, или 2, или 3, или 4, или 5, отличающийся тем, что размер активной области лазерной структуры выбран не превышающим 10 мкм при выборе толщин ее широкозонных слоев в диапазоне 0,22 3 мкм, причем в направлении от светодиодной структуры на равных расстояниях ширина запрещенных зон ее широкозонных слоев вначале уменьшена, а затем увеличена на одну и ту же величину.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к квантовой электронике, а именно к конструкции полупроводниковых лазеров с оптической накачкой, применяемых в системах связи, измерительной технике, медицине и т.д.

Одним из основных факторов, ограничивающих применимость лазеров, является нестабильность их выходных параметров, в особенности при работе на различных длинах волн одновременно. Необходима стабилизация мощности излучения во времени, по длине волны.

Известен полупроводниковый лазер с оптической накачкой на основе гетероструктуры, включающей широкозонные слои лазерной структуры, в активной области которой имеется, по крайней мере, один квантово-размерный узкозонный активный слой, причем заданы толщины слоев гетероструктуры и их ширина запрещенных зон, а также состоящий из полупроводникового источника оптической накачки и по крайней мере одного отражающего зеркала.

В работе описана конструкция полупроводникового лазера, накачиваемого от внешнего автономного источника оптического излучения. Рассматривается накачка от источников двух видов. В одном случае от импульсного лазера на Ti:Al₂O₃ с длиной импульса 38 нс, в другом непрерывного полупроводникового лазера с длиной волны излучения 800 нм. Накачка производится с боковой стороны резонатора полупроводниковой гетероструктуры накачиваемого лазера. С торцевых сторон гетероструктура ограничена зеркальными сколами, причем с одной стороны установлено дополнительное внешнее отражающее зеркало для усиления излучения накачиваемого лазера. Установка накачивающего лазера и дополнительного зеркала требуют прецизионной юстировки. При этом усложняется и утяжеляется конструкция, так как для сохранения достигнутой настройки необходимо введение дополнительных приспособлений. Конструкция объемна, громоздка, тяжела, практически трудно применима.

Техническим результатом обоих вариантов предлагаемых изобретений является получение повышенной эффективности полупроводникового лазера с оптической накачкой со стабильными улучшенными параметрами и легко достижимыми расширенными функциональными возможностями, что позволяет создавать, например, полупроводниковые лазеры, стабильно работающие одновременно на различных длинах волн без дополнительных технологических и энергетических затрат.

В первом варианте предложен полупроводниковый лазер с оптической накачкой, в котором в качестве источника оптической накачки выбран светодиод, светодиодная структура которого введена в гетероструктуру, а именно со стороны внешней плоскости одного из широкозонных слоев дополнительно введены по крайней мере один активный слой светодиодной структуры и по крайней мере один дополнительный широкозонный слой, тип проводимости которого противоположен типу проводимости широкозонного слоя, помещенного с другой стороны активного слоя светодиодной структуры, причем ширина запрещенной зоны активного слоя светодиодной структуры менее ширины запрещенных зон широкозонных слоев гетероструктуры и более ширины запрещенной зоны активного слоя активной области лазерной структуры, к широкозонным слоям светодиодной структуры дополнительно введены омические контакты, а в гетероструктуре размещено по крайней мере одно зеркало, имеющее максимальный коэффициент отражения в диапазоне длин волн излучения светодиода, состоящее из последовательности интерференционных слоев, расположенных параллельно другим слоям гетероструктуры со стороны по крайней мере одного внешнего широкозонного слоя и изопериодичных периоду решетки этого слоя.

Техническим результатом второго варианта предлагаемого изобретения является получение повышенной эффективности полупроводникового лазера с оптической накачкой со стабильными улучшенными характеристиками, а именно по сравнению с первым вариантом сниженным пороговым током и увеличенной характеристикой температурой Т_о, и легко достижимыми расширенными функциональными возможностями, что позволяет создавать, например, полупроводниковые лазеры, стабильно работающие одновременно на различных длинах волн без дополнительных технологических и энергетических затрат.

Во втором варианте предложен полупроводниковый лазер с оптической накачкой, в котором в качестве источника оптической накачки выбран светодиод, светодиодная структура которого введена в гетероструктуру, а именно со стороны внешней плоскости одного из широкозонных слоев дополнительно введены по крайней мере один активный слой светодиодной структуры и по крайней мере один дополнительный широкозонный слой, тип проводимости которого противоположен типу проводимости широкозонного слоя, помещенного с другой стороны активного слоя светодиодной структуры, причем ширина запрещенной зоны активного слоя светодиодной структуры менее ширины запрещенных зон широкозонных слоев гетероструктуры и более ширины запрещенной зоны активного слоя активной области лазерной структуры, при этом в активную область лазерной структуры дополнительно введен по крайней мере один промежуточный слой, помещенный по крайней мере с одной стороны активного слоя активной области лазерной структуры и имеющий ширину запрещенной зоны менее ширины запрещенных зон широкозонных слоев и более ширины запрещенной зоны активного слоя активной области лазерной структуры, к широкозонным слоям светодиодной структуры дополнительно введены омические контакты, а в гетероструктуре размещено по крайней мере одно зеркало, имеющее максимальный коэффициент отражения в диапазоне длин волн излучения светодиода, состоящее из последовательности интерференционных слоев, расположенных параллельно другим слоям гетероструктуры со стороны по крайней мере одного внешнего широкозонного слоя и изопериодичных периоду решетки этого слоя.

Причем в полупроводниковом лазере с оптической накачкой второго варианта промежуточный слой может быть выполнен одного типа проводимости с широкозонными слоями лазерной структуры и его ширина запрещенной зоны выбрана менее ширины запрещенной зоны активного слоя светодиодной структуры.

Для реализации возможности увеличения числа активных слоев лазерной структуры, что приводит к большей эффективности работы в полупроводниковом лазере с оптической накачкой второго варианта широкозонные слои могут быть выполнены p-типа проводимости, а промежуточные n-типа проводимости, при этом ширина запрещенных зон последних должна превышать ширину запрещенной зоны активного слоя светодиодной структуры.

Отсутствие протекания тока в лазерной части гетероструктуры, ее монолитность и оригинальность взаимосвязи частей позволяют для обоих вариантов:

получить излучение на различных длинах волн одновременно, а именно при наличии более одного квантово-размерного активного слоя активной области лазерной структуры толщина, по крайней мере одного из них должна быть отлична от толщины других аналогичных активных слоев;

получить генерацию лазерного излучения с улучшенной расходимостью как на одной длине волны, так и на различных длинах волн, а именно при выборе размера активной области лазерной структуры не более 10 мкм и толщин ее широкозонных слоев в диапазоне (0,22.3) мкм, причем в направлении от светодиодной структуры на равных расстояниях ширина запрещенных зон ее широкозонных слоев вначале должна быть уменьшена, а затем увеличена на одну и ту же величину.

На фиг.1 схематично изображен разрез полупроводникового лазера с оптической накачкой; на фиг.2 узел I активной области лазерной структуры полупроводникового лазера с оптической накачкой в соответствии с первым вариантом; на фиг.3 энергетическая схема лазерной структуры полупроводникового лазера с оптической накачкой в соответствии с первым вариантом; на фиг.4 узел I активной области лазерной структуры полупроводникового лазера с оптической накачкой в соответствии со вторым вариантом; на фиг.5 энергетическая схема лазерной структуры полупроводникового лазера с оптической накачкой в соответствии со вторым вариантом; на фиг.6 узел I активной области лазерной структуры полупроводникового лазера с оптической накачкой с различной толщиной активных слоев; на фиг.7 энергетическая схема лазерной структуры полупроводникового лазера с оптической накачкой с различной толщиной активных слоев; на фиг.8 узел I активной области лазерной структуры полупроводникового лазера с оптической накачкой с градиентным волноводом; на фиг.9 энергетическая схема лазерной структуры полупроводникового лазера с оптической накачкой с градиентным волноводом.

Полупроводниковый лазер с оптической накачкой в соответствии с фиг.1 выполнен на основе гетероструктуры, размещенной на подложке 1 и состоит из последовательности слоев интерференционного зеркала 2, светодиодной структуры 3, включающей первый широкозонный эмиттерный слой 4, активный слой 5, второй широкозонный слой 6, в котором выполнена мезаполоска 7, барьерные слои 8 и контактный слой 9 лазерной структуры 10, включающей первый эмиттерный широкозонный слой 11, последовательность слоев активной области 12 и второй широкозонный эмиттерный слой 13, а также омических контактов 14 и 15, выполненных к контактному слою 9 и подложке 1.

В светодиодной части гетероструктуры широкозонные эмиттерные слои 4 и 6 различного типа проводимости имеют ширину запрещенных зон E¹_g1 и E²_g1, соответственно, которые могут быть равны, так и отличаться друг от друга. Активный слой имеет ширину запрещенной зоны E³_g1. Соотношение ширины запрещенных зон эмиттерных и активного слоев должно быть таким, чтобы обеспечивалась эффективная инжекция в активную область и низкие утечки тока из активной области через гетеробарьер, т.е. выполнялось соотношение E¹_g1 E²_g1 > E³_g1. Активный слой 5 светодиодной структуры 3 при однослойном выполнении ее активной области не должен быть по толщине менее 0,5 мкм, чтобы обеспечить подавление генерации лазерного излучения в этой части гетероструктуры. Широкозонный эмиттерный слой, ближайший к лазерной структуре может быть как эмиттерным слоем лазерной структуры, так и отличаться от него по составу. Вследствие рекомбинации инжектированных через p-n-переход носителей заряда излучаются фотоны, соответствующие по энергии ширине запрещенной зоны активной области светодиода.

В лазерной части гетероструктуры эмиттерные слои имеют ширину запрещенной зоны E¹_g2 и E²_g2, которые выбраны превышающими E³_g1. Выполнение активной области лазерной структуры предлагается в следующих вариантах:

последовательности пассивных слоев 12.1, 12.2, 12.3 с шириной запрещенных зон E^3пас_g2, равных ширине запрещенных зон эмиттерных слоев и превышающих ширину запрещенной зоны активного слоя 5 светодиодной структуры, и активных слоев 12.4, 12.5, 12.6, 12.7, чередующихся с пассивными слоями 12.1, 12.2, 12.3 и имеющими ширину запрещенных зон E^3a_g2, выбранную меньшей ширины запрещенной зоны E³_g1 активного слоя светодиодной структуры (см. фиг.2 и фиг. 3);

последовательности пассивного слоя 12.8 с шириной запрещенной зоны E^3пас_g2, промежуточного слоя 12.9 с шириной запрещенной зоны E^3пр_g2, активного слоя 12.10 с шириной запрещенной зоны E^3a_g, промежуточного слоя 12.11 с шириной запрещенной зоны Е^3пр_g2 и пассивного слоя 12.12 с шириной запрещенной зоны Е^3пас_g2, причем ширина запрещенных зон пассивных слоев обычно равны между собой и ширине запрещенных зон Е¹_g2 и E²_g2 эмиттерных слоев 11.13 либо отличны от них, но превышают ширину запрещенных зон Е³_g1, активного слоя 5 светодиодной структуры 3, ширина запрещенных зон Е^3пр_g2 промежуточных слоев 12.9 и 12.11 может быть как меньше ширины запрещенной зоны Е³_g1 активного слоя 5 (случай первый варианта два), так и больше (случай второй варианта 2), но всегда не превышающей ширину запрещенных зон эмиттерных слоев 11.13 и пассивных слоев 12.8, 12.12, ширина запрещенной зоны активного слоя 12.10 Е^3а_g2меньше ширины запрещенных зон Е^3пр_g2 промежуточных слоев 12.9, 12.11 и меньше ширины запрещенной зоны Е³_g1 активного слоя 5 (см.фиг.4 и 5).

Многослойные интерференционные зеркала, обеспечивающие отражение светодиодного излучения, располагаются либо с обеих сторон светодиодной и лазерной частей, либо только с внешней стороны светодиодной части. Во втором случае граница свободная поверхность лазерной структуры воздух выполняет роль зеркала. Введенные интерференционные зеркала выполнены из множества слоев различных материалов, изопериодичных слоям гетероструктуры. Количество слоев интерференционных зеркал, их материалы, последовательность расположения, толщины взаимосвязаны с конфигурацией активной области лазерной части гетероструктуры при заданной мощности излучения светодиода. При определенном подборе в каждом отдельном случае можно получить наибольшую квантовую эффективность излучения. Подбор производят экспериментально, руководствуясь теоретическими расчетами.

При приложении разности потенциалов к омическим контактам светодиодной структуры в p-n-переход инжектируются носители заряда, рекомбинируют в нем, образуя фотоны. Излучение светодиода, частично отражаясь от интерференционных зеркал, проходит через эмиттерные слои светодиодной и лазерной структур и поглощается в слоях, ширина запрещенных зон которых меньше ширины запрещенной зоны Е³_g1 активного слоя 5 светодиодной структуры 3. Лазерное излучение генерируется в активных слоях активной области 12 лазерной структуры 10. Предложенная конструкция полупроводникового лазера с оптической накачкой позволяет создавать активную область лазерной части в конфигурациях (см. например, фиг. 6 и 7 и фиг.8 и 9), не реализуемых в инжекционных лазерах и поэтому регулирование модового и спектрального состава излучения возможно в более широких пределах. В случае градиентного волновода (см. фиг.8 и 9), поскольку не требуется протекания тока, толщина волновода может составлять несколько десятков микрон (до 10 мкм) и при расстоянии между активными областями, достаточными для оптического взаимодействия между ними, порядка 0,22.3 мкм, можно осуществить генерацию на одной продольной моде в волноводе гораздо большей толщины, чем в инжекционных лазерах, а, следовательно, уменьшить расходимость излучения и повысить выходную мощность лазера за счет уменьшения плотности светового потока на единицу площади зеркала, что уменьшает деградацию зеркал.

П р и м е р 1. Полупроводниковый лазер с оптической накачкой был выполнен на основе гетероструктуры со следующей последовательностью слоев. На подложке 1 n-типа проводимости расположены слои интерференционного зеркала 2 на основе пары Al_0,7Ga_0,3As Al_0,12FGa_0,88As, имеющего коэффициент отражения 98% на длине волны равной 0,82 мкм. Далее помещена светодиодная структура 3, работающая на длине волны 0,82 мкм, состоящая из n-эмиттерного слоя 4 из Al_0,4Ga_0,6As толщиной 1 0,01 мкм, нелегированного активного слоя 5 из Al_0,09Ga_0,91As толщиной 0,5 0,01 мкм, p-эмиттерного слоя 6 из Al_0,4Ga_0,6As толщиной 1 0,5 мкм, в котором расположена мезаполоска 7, зарощенная с боковых сторон n-барьерными слоями 8 из Al_0,4Ga_0,6As. На мезаполоске 7 и барьерных слоях 8 помещен p⁺-контактный слой 9 из Al_0,4Ga_0,6As толщиной 1,5 0,5 мкм, на котором расположена лазерная структура 10. Последняя состоит из первого нелегированного широкозонного эмиттерного слоя 11 из Al_0,3Ga_0,6As толщиной 2 0,1, нелегированной активной области 12, состоящей из чередования кванторазмерных четырех узкозонных активных слоев 12.4, 12.5, 12.6, 12.7 из InGaAs толщиной 80 с тремя широкозонными квантоворазмерными пассивными слоями 12.1, 12.2, 12.3 из Al_0,3Ga_0,7As толщиной 80 и нелегированный второй широкозонный эмиттерный слой 13 из Al_0,3Ga_0,7As толщиной 2 0,1 мкм. Лазерная часть гетероструктуры представляет собой мезаполоску с основанием на контактном слое, часть которого закрыта омическим контактом. На подложке помещен слой соответствующего омического контакта. При подаче разности потенциалов к омическим контактам происходит возбуждение носителей в активной области светодиодной структуры, которое распространяется в обе стороны от активной области: часть проходит через эмиттерный слой к интерференционному зеркалу и отражаясь от него возвращается к активному слою, увеличивая инверсную населенность; другая часть излучения проходит через эмиттерные слои светодиодной и лазерной структур, и поглощается в активных слоях активной области лазерной части гетероструктуры и генерируется излучение на длине волны 0,92 мкм. Это обусловлено соотношением ширины запрещенных зон слоев: активного слоя 5 с Е³_g1, эмиттерных слоев 6 с Е²_g1 и 11 с E¹_g2, контактного слоя 9 с E^к_g1 E²_g1, активных слоев 12.4, 12.5, 12.6, 12.7 с Е^3а_g2 и пассивных слоев 12.1, 12.2, 12.3 с E^3пас_g2, между которыми выполняется соотношение E²_g2 Е^к_g1> E¹_g2E^3пас_g2 > E³_g1 > E^3a_g2. Пpи такой конструкции активной области 12 в активных слоях при их малой толщине может поглотиться лишь небольшая доля света накачки и, следовательно, для создания инверсной населенности требуются плотности светового потока накачки весьма высокие. В то же время, такая конструкция позволяет использовать большое число квантово-размерных активных слоев, в которых осуществляют одновременную генерацию.

Рассматриваемый полупроводниковый лазер имел следующие параметры:

плотность порогового тока J_пор равна 3 кА/см²;

внешняя дифференциальная квантовая эффективность в обе стороны 2 равна 15%

длина волны излучения равна 0,92 мкм;

характеристическая температура Т_о равна 210^оК.

П р и м е р 2. Полупроводниковый лазер с оптической накачкой был выполнен на основе гетероструктуры, описываемой в примере 1 с дополнительно введенным вторым интерференционным зеркалом, помещенным на внешней поверхности лазерной структуры. Данный полупроводниковый лазер имел следующие параметры: J 2 кА/см²;

2 20% 0,92 мкм; Т_о 21^oК.

П р и м е р 3. Полупроводниковый лазер с оптической накачкой был выполнен на основе гетероструктуры, в которой подложка 1, интерференционное зеркало 2, светодиодная структура 3, эмиттерные слои 11, 13 лазерной структуры 10 аналогичны описанным в примере 1. Активная область 12 лазерной структуры 10 состоит из трижды повторенной последовательности промежуточного слоя 12.8 из GaAs толщиной 0,2 0,01 мкм, активного слоя 12.9 из InGaAs толщиной 80 , промежуточного слоя 12.10 из GaAs толщиной 0,2 0,01 мкм и пассивного слоя 12.11 из Al_0,3Ga_0,7As толщиной 80 А. В данной конструкции соотношение Е¹_g2E²_g2 > E³_g1 > E^3пр_g2 > E^3a_g2 выполняется. В данной конструкции в активной области 12 лазерной части гетероструктуры носители возбуждаются светом накачки в промежуточных слоях 12.8 и 12.10 с шириной запрещенной зоны Е^3пр_g2. Далее возбужденны носители инжектируются в активный слой 12.9. Поскольку диффузионная длина электронно-дырочных пар может составлять несколько микрон, то изготавливая структуру с толщинами промежуточных слоев 0,2.2 мкм должно добиться высокой степени использования света накачки и низкого порога генерации лазерного излучения. В данном случае, при толщине промежуточных слоев 0,2 0,01 мкм каждый было получено снижение порогового тока J до 0,5 кА/см², увеличение внешней дифференциальной квантовой эффективности в обе стороны 2 до 55% и характеристической температуры Т_о до 320 К при той же длине волны излучения 0,92 мкм.

Однако проведенные дальнейшие эксперименты с большим числом повторений последовательности, рассмотренной выше, показали, что при этом наблюдается неоднородность свечения уменьшение интенсивности свечения по мере удаления от светодиодной структуры. Это является следствием того, что происходит весьма интенсивное поглощение света в промежуточных областях.

П р и м е р 4. Полупроводниковый лазер с оптической накачкой был выполнен на основе гетероструктуры, описываемой в примере 3, но был изменен тип проводимости части слоев лазерной структуры. Так эмиттерные слои 11,13, пассивные слои 12.8, 12.10, 12.12 выполнены p-типа проводимости, промежуточные слои 12.9, 12.11 n-типа проводимости, а активный слой оставлен без изменения нелегированным. В этой структуре при оптической накачке электронно-дырочные пары генерируются в узкозонной области активном слое 12.10 при поглощении излучения в нем. Разрыв валентной зоны на границе промежуточный слой активный слой препятствует утечке дырок, а эмиттерный слой, пассивный слой промежуточный слой препятствует утечке электронов. За счет изготовления эмиттерных и пассивных слоев p-типа проводимости можно повысить барьер для электронов на величину близкую к ширине запрещенной зоны широкозонного эмиттерного слоя, т.е. значительно снизить утечку электронов из активного слоя по сравнению с инжекционными лазерами. При выполнении элемента полупроводникового лазера получены следующие результаты: J 0,8 кА/см², 2 40% Т_о 350 К при излучении на длине волны 0,92 мкм. Проверено, что при увеличении числа последовательностей не наблюдается снижения интенсивности излучения по мере удаления от светодиодной структуры, что можно объяснить тем, что поглощение излучения происходит только в активных слоях лазерной структуры.

П р и м е р 5. Полупроводниковый лазер с оптической накачкой был выполнен на основе гетероструктуры, описываемой в примере 1, но с внесенными изменениями в толщине активных слоев. Так активные слои 12.12 и 12.13 в соответствии с фиг.6 выполнены толщиной 80 из InGaAs имеют ширину запрещенной зоны Е^3а1_g2 (см. фиг. 7), а активный слой 12.14 выполнен толщиной 95 и, следовательно, имеет измененную ширину запрещенной зоны Е^3а2_g2 < E^3a1_g2 того же материала. Полупроводниковый лазер на основе данной структуры излучал на двух длинах волн 0,92 мкм и 0,93 мкм при тех же значениях других параметров, как в примере 1.

П р и м е р 6. Полупроводниковый лазер с оптической накачкой был выполнен на основе гетероструктуры, в которой подложка 1, интерференционное зеркало 2, светодиодная структура 3, эмиттерные слои 11,13 лазерной структуры 10 аналогичны описываемым в примере 1, а активная область 12 лазерной структуры 10 изменена. В ней пассивные слои имеют плавно изменяемую ширину запрещенной зоны, меняется состав их материала. Активные слои 12.16. (7 слоев) из InGaAs выполнены толщиной 80 . Толщина каждого пассивного слоя 12.17. равна 1 0,1 мкм, их изменение ширины запрещенной зоны соответствует изменению ширины запрещенной зоны материала от Al_0,1Ga_0,9As до GaAs на расстоянии 2 0,1 мкм и от GaAs до Al_0,1Ga_0,9As на расстоянии 2 0,1 мкм.

На элементе полупроводникового лазера на основе данной структуры было получено улучшение расходимости генерируемого излучения до _|| 7^о для продольного направления и до = 10^о для поперечного направления.

На основании приведенных примеров можно заключить, что главным преимуществом предлагаемого полупроводникового лазера с оптической накачкой является возможность изготовления лазерной части в конфигурациях, невозможных для обычных инжекционных лазерных гетероструктур, что позволяет регулировать модовый и спектральный составы этих лазеров в более широких пределах. Кроме того, поскольку не происходит протекания тока через лазерную часть, снижаются проблемы деградации лазеров, обусловленные токопротеканием. При этом можно добиться оптимального распределения поглощения и максимально эффективного использования света накачки.