Правильная ссылка на эту страницу
http://az-design.ru/Support/HardWare/RCA/A19790412Elc011.shtml

Повышение стабильности планарных лазерных диодов

Стабилизация выходной мощности лазерного диода представляет собой непростую задачу в особенности, если устройство должно иметь планарную конструкцию. И тем не менее планарная конструкция предпочтительнее, поскольку она позволяет проще получить все необходимые конфигурации полупроводникового диода. Поэтому следует приветствовать недавние работы фирмы RCA Laboratories (Принстон, шт.Нью-Джерси) по преодолению нестабильности в диоде с новой планарной геометрией.

Новые диоды работают стабильно, даже когда ток возбуждения значительно превышает порог генерации лазера. Такое превышение необходимо для модуляции сигнала, однако его трудно было достигнуть без нарушения стабильности. По словам Дэна Ботеза, сотрудника фирмы RCA, новые лазерные диоды позволяют также сочетать «непрерывный режим работы с одиночной пространственной и аксиальной модой». Это еще более увеличивает их стабильность.

Диод, разработанный Ботезом, получил название лазера на двойной суженной гетероструктуре типа «двойного ласточкина хвоста». Он выполнен из того же самого материала, из которого изготавливаются другие полупроводниковые лазеры, — из арсенида галлия-алюминия. Однако перед выращиванием необходимых эпитаксиальных слоев на подложке из арсенида галлия, ее лицевую сторону подвергают травлению для получения расположенных рядом двух каналов в форме ласточкина хвоста. Такая геометрия точно определяет и ограничивает область генерации света пространством между этими каналами.

Высокие показатели. По словам Ботеза, структуру типа двойного ласточкина хвоста изготовить легче, чем любую другую структуру, дающую одномодовой режим. Это объясняется тем, что здесь меза-структура и каналы видны на верхней поверхности устройства, что значительно упрощает технологию совмещения контактной полоски лазера с его суженной активной областью.

Диоды излучают оптическую мощность в ближней ИК-области от 820 до 860 мкм. Кроме того, излучение характеризуется высокой монохроматичностью (ширина полосы в типичном случае не превышает 0,009 мкм), что обеспечивает четкое задание частоты несущей для волоконно-оптической связи.

Приложения. Для того чтобы затухание было невелико, в будущих быстродействующих волоконно-оптических системах связи будут использоваться одномодовая генерация и волокна возможно меньшего диаметра (типично 4—5 мкм). Здесь и будет полезен новый лазерный диод, поскольку его светоизлучающая область сужена новой геометрией так, что она дает луч шириной всего от 10 до 35°.

Кроме того, по словам Ботеза, световое пятно имеет всего около 2,5 мкм в диаметре. Это значит, что почти 70% излучаемой оптической мощности можно направить в одномодовое волокно с типичной числовой апертурой 0,1.

Излучающая область других диодов значительно больше диаметра сердечника оптического волокна, что приводит к значительным потерям мощности. Это обстоятельство считалось ранее существенной трудностью, и, как заявил Ботез, «не только RCA разрабатывает монохроматические одномодовые диоды с узким лучом. Большие работы ведутся в Японии, но японские диоды сложнее в производстве.»

Динамический диапазон. Образцы лазерных диодов с гетероструктурои типа двойного ласточкина хвоста показали линейную зависимость выходной мощности от тока возбуждения до мощности 25 мВт. В типичной системе связи такую зависимость можно использовать для хмодуля-ции и получения динамического диапазона, недостижимого с обычными лазерными диодами. При более высоких уровнях мощности новые диоды работают в многомодовом режиме и их можно использовать с существующими много-модовыми оптическими волокнами.

Новые лазерные диоды работают как в непрерывном, так и в импульсном режимах при температурах вплоть до 70°С без обычных точек излома на кривой зависимости мощности от тока. А такие искажения могут вызвать нелинейность системы. Что касается долговечности, этого главного для волоконно-оптической промышленности показателя, то она пока еще не установлена статистически значимыми данными, однако Ботез заявил, что «образцы выдержали испытания на долговечность в течение времени до 3000 ч» [pp.52,54].

Харви Хиндин

Выходные данные:

Журнал "Электроника" том 52, No.08 (560), 1979г - пер. с англ. М.: Мир, 1979, стр.14

Electronics Vol.52 No.8 Aprilh 12, 1979 A. McGraw-Hill Publication

Раздел: ОБОЗРЕНИЕ ЭЛЕКТРОННОЙ ТЕХНИКИ

Тема:     Лазеры





Дата последнего изменения:
Thursday, 21-Aug-2014 09:10:44 MSK


Постоянный адрес статьи:
http://az-design.ru/Support/HardWare/RCA/A19790412Elc011.shtml