Эффекты переключения мод в AlGaAs/InGaAs/GaAs полупроводниковых лазерах и интегрально-оптические модуляторы мощного излучения на их основе
Диссертация
В заключение автор выражает благодарность научным руководителям И. Н. Арсентьеву и С. О. Слипченко, а так же руководителю лаборатории И. С. Тарасову за повседневное руководство, обсуждение и помощь в определении приоритетных направлении исследований. Сотрудникам технологчиеских групп Д. А. Винокурову, А. Л. Станкевичу, А. Ю. Лешко, H.A. Рудовой, Т. Н. Дрокиной — за проведение работы… Читать ещё >
Список литературы
- С.О. Слипченко, Д. А. Винокуров, Н. А. Пихтин, З. Н. Соколова, А. Л. Станкевич, И. С. Тарасов, Ж. И. Алферов, «Сверхнизкие внутренние оптические потери в квантово-размерных лазерных гетероструктурах раздельного ограничения», ФТП, т.38, 1477 (2004).
- L.A. Coldren, S.W. Corzine. «Diode lasers and integrated photonic curcuits», «John Wiley & sons», New York, (1995).
- W. Franz, Z. Naturforsch. vol. 13a, 484 (1958).
- L.V. Keldysh, «The effect of a strong electric field on the optical properties of insulating crystals», Soviet Phys. JETP, vol. 34, 788−790 (1958).
- D.A.B. Miller, D.S. Chemla, S. Shmitt-Rink, «Relation between electroahsorbtion in bulk semiconductors and qantum wells: The qantum-confined Franz-Keldysh effect», Phys. Rev. B, vol. 33, 6976−6982 (1986).
- H. Shen, F.H. Pollak, «Generalised Franz-Keldysh theory of electromodulation», Phys. Rev. B, vol. 42, 7097−7102 (1990).
- Т.Н. Wood, C.A. Burrus, D.A.B. Miller, D.S. Chemla, T.C.Damen, A.C. Gossard, W. Wiegmann, «High speed optical modulation with GaAs/GaAlAs quantum wells in p-i-n diode structure», Appl. Phys. Lett., vol. 44, 16−18 (1984).
- D.A.B. Miller, D.S. Chemla, T.C.Damen, A.C. Gossard, W. Wiegmann, Т.Н. Wood, C.A. Burrus, «Band-edge electroabsorbtion in quantum well structures: the quantum-confined Stark effect», Phys. Rev. Lett., vol. 53, 2173−2176 (1984).
- D.A.B. Miller, D.S. Chemla, T.C.Damen, A.C. Gossard, W. Wiegmann, Т.Н. Wood, C.A. Burrus, «Electric field dependence of optical absorbtion near the band gap of quantum well structures», Phys. Rev. B, vol. 32, 1043−1062 (1985).
- S. Shmitt-Rink, D.S. Chemla, D.A.B. Miller, «Linear and nonlinear optical properties of semiconductor quantum wells», Adv. Phys., vol. 38, 89−188 (1989).
- S.L. Chuang, S. Shmitt-Rink, D.A.B. Miller, D.S. Chemla, «Exiton Green’s-function approach to optical absorbtion in quantum well with an applied electric field», Phys. Rev. B, vol. 43, 1500−1509 (1991).
- M. Shinada, S. Sugano, «Interband optical transitions in extremely anisotropic semiconductors, I: Bound and unbound exiton absorbtion», J. Phys.Soc. Jpn., vol. 21, 1936−1946(1991).
- Л.Д. Ландау, E.M. Лифшиц, «Теоретическая физика», т.8, «Наука», М. (1982).139
- Т. Hiroshima, «Electric field induced refractive index change in GaAs-AlxGai-iAs quantum wells», Appl. Phys. Lett., vol. 50, 968−970 (1987).
- F. Stern, «Dispersion of the index of refraction near the absorption edge of semiconductors», Phys. Rev., vol. 133, 1653−1664 (1964).
- N. Susa, T. Nakahara, «Enhancement of change in the refractive index in an asymmetric quantum well», Appl. Phys. Lett., vol. 60, 2457−2459 (1992).
- J.S. weiner, D.A.B. Miller, D.S. Chemla, «Quadratic electro-optic effect due to the quantum-confined Stark effect», Appl. Phys. Lett., vol. 50, 842−844 (1987).
- D. S. Chemla, D.A.B. Miller, P.W. Smith, A.C. Gossard, W. Wiegmann, «Room temperature excitonic nonlinear absorption and refraction in GaAs/AlGaAs multiple quantum well structures», IEEE J. Quantum Electron., vol. 20, p. 265−275 (1984).
- Frenkel J.I., " On the transformation of light into heat in solids", Phys. Rev., vol. 37, 17−44 (1931).21. «Экситоны», под ред. Э. И. Рашба, М. Д. Стерджа, «Наука», М. (1985).
- R. Dingle, W. Wiegmann, С.Н. Henry, «Quantum states of confined carriers in very thin AlxGatxAs-GaAs-AlxGai.xAs heterostructures», Phys. Rev. Lett., vol. 33, 827−830 (1974).
- S.L. Chuang, «Physics of optoelectronic devices», «John Wiley & sons», New York, (1995).
- R. J. Elliot, «Intensity of optical absorbtion by exitons «, Phys. Rev., vol. 108, 1384−1389(1963).
- J.D. Dow, D. Redfield, «Electroabsorbtion in semiconductors: The exitonic absorbtion edge», Phys. Rev. B, vol. 1, 3358−3371 (1970).
- M. Fuageron, M. Tran, F. Lelarge, M. Chtioui, Y. Robert, E. Vinet, A. Enard, J. Jacquet, F. Van Dijk, «High-power, low RIN 1.55-jam directly modulated DFB lasers for analog signal transmission», IEEE Photon. Techol. Lett., vol. 24, 116−118 (2012)
- W. Loh, F.J. O’Donnell, J. J. Plant, M. A. Brattain, L. J. Missaggia, P. W. Juodawlkis, «Packaged, pingh-power, narrow-linewidth slab-coupled optical waveguide external cavity laser (SCOWECL)», IEEE Photon. Technol. Lett., vol. 23, 974−976 (2011)
- Д.Ф. Зайцев, «Основы нанофотоники», «АКТЕОН», М., (2011).
- A. Frommer, S. Luryi, D. T. Nichols, J. Lopata, W. S. Hobson, «Direct modulation and optical confinement factor modulation of semiconductor lasers «, Appl. Phys. Lett., 67 1645−1647 (1995).
- R. Haring, T. Schmitt, A. Bellancourt, F. Lison, K. Lauritsen, R. Erdmann, W. Kaenders, «10 Wpeak power from a gain-switched picosecond all-semiconductor laser», Proc. ofSPIE, vol. 5707, 302−308 (2005)
- A. Klehr, B. Sumpf, K. H. Hasler, J. Fricke, A. Liero, Th. Hoffmann, G. Erbert, G. Trankle, «High peak power pulse generation with GHz repetition rate using a Q-switched 1060nm DBR tapered laser», Proc. ofSPIE, vol. 7616, 76161J (2010).
- K.H. Hasler, B. Sumpf, P. Adamiec, J. Fricke, H. Wenzel, G. Erbert, G. Trankle, «Improving the modulation efficiency of high-power distributed Bragg reflector tapered diode lasers», Appl. Phys. B, vol. 102, 43−47 (2010).
- D. Jedrzejczyk, O. Brox, F. Bugge, J. Fricke, A. Ginolas, K. Paschke, H. Wenzel, G. Erbert, «High-power distributed-feedback tapered master-oscillator power amplifiers emitting at 1064 nm «, Proc. ofSPIE, vol. 7583, 758 317 (2010).
- D. A. B. Miller, D. S. Chemla, D. J. Eilenberger, P. W. Smith, A. C. Gossard, W.T. Tsang, «Large roomtemperature optical nonlinearity in GaAs/Gai.xAlxAs multiple quantum well structures», Appl. Phys. Lett., vol. 41, 679−681 (1982).
- T. Ido, S. Tanaka, M. Suzuki, M. Koizumi, H. Sano, H. Inoue, «Ultra-high-speed multiple-quantum-well electro-absorbtion optical modulators with integrated weveguides», J. of Lightwave Tech., vol. 14, 2026−2034 (1996).
- D. Z. Tsang, J. N. Walpole, Z. L. Liau, S. H. Groves, V. Diadiuk, «Q switching of lowthreshold buriedheterostructure diode lasers at 10 GHz «, Appl. Phys. Lett., vol. 45, 204 206 (1984).
- Y. Kawamura, K. Wakita, Y. Yoshikuni, Y. Itaya, H. Asahi, «Monolithic integration of a DFB laser and an MQW optical modulator in the 1.5 ?am wavelength range», IEEE J. of Quantum Electronics., vol. QE-23, 915−918 (1987).
- H. Kawanishi, Y. Yamauchi, N. Mineo, Y. Shibuya, H. Murai, K. Yamada, H. Wada, «ЕАМ-integrated DFB laser modules with more than 40-GHz bandwidth», IEEE Photon. Technol. Lett., vol. 13, 954−956 (2001).
- Д.Ф. Зайцев, «Фотоннокристаллические устройства аналоговой нанофотоники», Антенны IEEEJ. of Selected Topics in Quantum Electronics., вып. 6, 8188 (2008).
- J. E. Zucker, T. L. Hendrickson, C. A. Burrus, «Electro-optic phase modulation in GaAsl/AIGaAs quantum well waveguides», Appl. Phys. Lett., vol. 52, 945−947 (1988).
- H. Y. Wong, M. Sorel, A. C. Bryce, J. H. Marsh, J. M. Arnold, «Monolithically Integrated InGaAs-AlGalnAs Mach-Zehnder Interferometer Optical Switch Using QuantumWell Intermixing «, IEEE Photon. Technol. Lett., vol. 17, 783−785 (2005).
- M.N. Islam, R.L. Hillman, D.A.B. Miller, D. S. Chemla, A. C. Gossard, J.H. English, «Electroabsorption in GaAs/AlGaAs coupled quantum well waveguides «, Appl. Phys. Lett., vol. 50, 1098−1100 (1987).
- S. R. Andrews, С. M. Murray, R. A. Davies, Т. M. Kerr, «Stark effect in strongly coupled quantum wells», Phys. Rev. В, vol. 37, 8198−8204 (1988).
- N. Susa and T. Nakahara, «Enhancement of change in the absorption coefficient in aasymmetric quantum well», Appl. Phys. Lett., vol. 60, 2324−2326 (1992).
- N. Susa, «Improvement in electroabsorption and the effects of parametervariations in the threestep asymmetric coupled quantum well», J. Appl. Phys., vol. 73,932.942 (1993).
- H. Feng, J. P. Pang, K. Tada, Y. Nakano, «Large Field-Induced Refractive Index Change without Red Shift of AbsorptionEdge in Five-Step Asymmetric Coupled Quantum Wells with Modified Potential», IEEE Photon. Technol. Lett., vol. 9, 639−641 (1997).
- H. Feng, K. Tada, Y. Nakano, «Enhancement of change in the absorption coefficient in aasymmetric quantum well», Appl. Phys. Lett., vol. 71, 2674−2676 (1997).
- H. Feng, J. P. Pang, M. Sugiyama, K. Tada, Y. Nakano, «Field-Induced Optical Effect in a Five-Step Asymmetric Coupled Quantum Well with Modified Potential», IEEE J. of Quantum Electronics., vol. 34, 1197−1208 (1998).
- A. Bhatnagar, D. W. E. Allsopp, X. Chen, M. P. Earnshaw, W. Batty, «Electrorefraction Associated with Wannier-Stark Localization in Strongly Coupled Three-Quantum-Well Structures», IEEE J. of Quantum Electronics., vol. 36, 702−707 (2000).
- M. P. Earnshaw, D. W. E. Allsopp, «Electrooptic Effects in GaAs-AlGaAs Narrow Coupled Quantum Wells», IEEE J. of Quantum Electronics., vol. 37, 897−904 (2001).
- R. K. Gug, W. E. Hagston, «Enhancement of the quantum-confined stark effect utilizing asymmetric quantum well structures», Appl. Phys. Lett., vol. 74, 254−256 (1999).
- X. Zhi-Xin, J. Xiao-Qing, W. Ming-Hua, «А Quasi-Symmetric Coupled Quantum Well and Its Electric-Optical Properties «, Chin. Phys. Lett., vol. 22, 2100−2102 (2005).
- X. Zhi-Xin, «A novel coupled quantum well with large negative electrorefractive index change and low absorption loss», Optoelectron. Lett., vol. 3, 0246−0247 (2007).
- P. Crump, G. Blume, K. Paschke, R. Staske, A. Petrzak, U. Zeimer, S. Einfeldt, A. Ginolas, F. Bugge, K. Hausler, P. Ressel, H. Wenzel, G. Erbert, Proc. of SPIE, vol. 7198, 71 9814(2009).
- C.O. Слипченко, И. С. Шашкин, Л. С. Вавилова, Д. А. Винокуров, А. В. Лютецкий, Н. А. Пихтин, А. А. Подоскин, А. Л. Станкевич, Н. В. Фетисова, И. С. Тарасов, «Температурная делокализация носителей заряда в полупроводниковых лазерах», ФТП, т. 44, 688 (2010)
- Н. Wenzel, P. Crump, A. Pietrzak, X. Wang, G. Erbert, G. Trankle. «Theoretical and experimental investigations of the limits to the maximum output power of laser diodes», New Journal of Physics, vol. 12, 85 007 (2010).
- B. S. Ryvkin, E. A. Avrutin, «Spatial hole burning in high-power edge-emitting lasers: A simple analytical model and the effect on laser performance», J. Appl. Phys., vol. 109, 43 101 (2011).
- C.O.Слипченко, Д. А. Винокуров, А. В. Лютецкий, Н. А. Пихтин, А. Л. Станкевич, Н. В. Фетисова, А. Д. Бондарев, И. С. Тарасов, «Срыв генерации в мощных полупроводниковых лазерах», ФТП, т.43, 1409 (2009).
- G.I. Ryabtsev, T.V. Bezyazychnaya, M.V. Bogdanovich, V.V. Parastchuk, A.I. Yenzhyieuski, L.I. Burov, A.S. Gorbatsevich, A.G. Ryabtsev, M.A. Shchemelev, V.V. Bezotosnyi, K.A. Shore, S. Banerjee. Appl. Phys. B, vol. 90,471 (2008)
- A. Komissarov, M Maiorov, S. Todorov, J. Connoly, D. Garbuzov, V. Khalfm, A. Tsekoun. CLEO, vol.32 (2001)
- P. Blood, S. Colak, A.I. Kucharka, «Influence of broadening and high-injection effects on GaAs-AlGaAs quantum well lasers», IEEE J. Quantum Electron, vol. 24, 1593, (1988).
- S. H. Park, J. I. Shim, K. Kudo, M. Asada, S. Arai, «Band gap shrinkage in GalnAs/GalnAsP/InP multi-quantum well lasers», J. Appl. Phys., vol.72(I), 279 (1992).
- D.A. Kleinman, R.C. Miller, «Band-gap renormalization in semiconductor quantum wells containing carriers», Phys. Rev. B, vol.32, 2266−2272 (1985).
- A. Tomita, A. Suzuki, «Carrier-induced lasing wavelength shift for quantum well laser diodes», IEEE J. Quantum Electron., vol.23, 1155 (1987).
- X. Кейси, M. Паниш, «Лазеры на гетероструктурах», «Мир», М., (1987).
- P. Blood, A. I. Kucharska, J.P. Jacobs, К. Griffiths, «Measurement and calculation of spontaneous recombination current and optical gain in GaAs/AlGaAs quantum-well structures», J. Appl. Phys., vol.70, 1144 (1991).
- D.S. Chemla, D.A.B. Miller, «Room-temperature excitonic nonlinear-optical effects in semiconductor quantum-well structures», J. Opt. Soc. Am. B, vol.2, 1155 (1985).
- J.P. Reithmaier, R. Hoger, H. Riechert, «Experimental evidence for the transition from two- to three-dimensional behavior of excitons in quantum-well structures», Phys. Rev. B, vol.43, 4933 (1991).
- J. Stohs, D.J. Bossert, D.J. Gallant, S.R.J. Brueck, «Gain, refractive index change, and linewidth enhancement factor in broad-area GaAs and InGaAs quantum-well lasers». IEEE J. Quantum Electron., vol.37, 1449(2001).
- H.A. Пихтин, А. Ю. Лешко, A.B. Лютецкий, В. Б. Халфин, Н. В. Шувалова, Ю. В. Ильин, И. С. Тарасов, «Двухсекционный InGaAsP/InP Фабри-Перо лазер с 12 нм диапазоном перестройки длины волны», ПЖТФ, т.23, 10 (1997).
- П.Г. Елисеев, «Введение в физику инжекционных лазеров», «Наука», М., (1983).
- A. Pietrzak, P. Crump, Н. Wenzel, R. Staske, G. Erbert, G. Trankle, «55W peak power from 1100 nm wavelength 60 (j, m broad-area laser diodes enabled by reduced carrier accumulation in the waveguide», Semicond. Sci. Technol., vol.24, 35 020 (2009).
- C.O. Слипченко, З. Н. Соколова, H.A. Пихтин, K.C. Борщев, Д. А. Винокуров, И. С. Тарасов, «Конечное время рассеяния энергии носителей заряда как причина ограничения оптической мощности полупроводниковых лазеров», ФТП, т.40, 1017−1023 (2006).
- К. Зеегер, «Физика полупроводников», «Мир», М., (1977).
- В.В. Пасынков, Л. К. Чиркин, «Полупроводниковые приборы», «Высшая школа», М., (1987).