We characterized optically a structure with Al0.2Ga0.8As/Al0.9Ga0.1As distributed Bragg reflector (DBR) based planar cavity with In0.37Ga0.63As/GaAs quantum dots (QDs) in the active region. Optimization of the active region requires identification of the main quenching mechanisms of photoluminescence from QDs. To maximize efficiency of QD emission coupling into the cavity mode, a spectral matching condition between the cavity and the emitter needs to be fulfilled. This was checked by comparing the reflectance spectrum of the cavity with the QD emission spectrum. Reflectivity spectra allowed us to verify the investigated structure by comparing them with simulations.
PL
Scharakteryzowano optycznie strukturę z planarną wnęką optyczną utworzoną przez zwierciadła Bragga z Al0.2Ga0.8As/Al0.9Ga0.1As oraz z kropkami kwantowymi In0.37Ga0.63As/GaAs jako obszarem aktywnym. Optymalizacja obszaru aktywnego wymaga zidentyfikowania głównych mechanizmów wygaszania fotoluminescencji. W celu zapewnienia wysokiego współczynnika sprzęgania emisji do modu wnęki, konieczne jest spełnienie warunku dopasowania spektralnego wnęki i emitera, co określono poprzez porównanie widm odbicia z wnęki optycznej i fotoluminescencji z obszaru aktywnego. Pomiar odbicia pozwolił na zweryfikowanie badanej struktury poprzez porównanie z symulacją.
2
Dostęp do pełnego tekstu na zewnętrznej witrynie WWW
W pracy przedstawiono symulacje komputerowe azotkowych laserów o emisji powierzchniowej z pionową wnęką rezonansową, emitujących fale 405 nm. Analiza dotyczy zjawisk pojemnościowych zachodzących w tych laserach, istotnych z punktu widzenia ich potencjalnych zastosowań. Zauważono istotną różnicę w prądach czynnych między strukturami ze złączem tunelowym (TJ) i implantacją oraz strukturą z kontaktem ITO. Struktura TJ z grubą implantacją wydaje się najbardziej korzystna z punktu widzenia właściwości pojemnościowych.
EN
This paper presents computer simulations of nitride vertical-cavity surface-emitting lasers, emitting at 405 nm. The analysis is focused on capacitance phenomena occurring in these lasers, which are important for potential applications in optical links. A significant difference in the active currents is observed between the two analyzed structures with tunnel junction (TJ) and implantation, and the structure with an ITO electrode. The structure with TJ and thick implantation seems to be the most favorable from the point of view of capacitance properties.
The paper presents the first vertical-cavity surface-emitting lasers (VCSELs) designed, grown, processed and evaluated entirely in Poland. The lasers emit at »850 nm, which is the most commonly used wavelength for short-reach (<2 km) optical data communication across multiple-mode optical fiber. Our devices present state-of-the-art electrical and optical parameters, e.g. high room-temperature maximum optical powers of over 5 mW, laser emission at heat-sink temperatures up to at least 95°C, low threshold current densities (<10 kA/cm2) and wall-plug efficiencies exceeding 30% VCSELs can also be easily adjusted to reach emission wavelengths of around 780 to 1090 nm.
4
Dostęp do pełnego tekstu na zewnętrznej witrynie WWW
W pracy przedstawiono wyniki komputerowego modelowania półprzewodnikowego lasera VCSEL wykonanego z materiałów bazujących na azotku galu. Analiza dotyczy wpływu niedokładności wykonania różnych elementów konstrukcyjnych lasera na emitowaną przez niego moc. Rozważono różne przesunięcia obszaru czynnego i złącza tunelowego w rezonatorze lasera względem położenia pierwotnie zaprojektowanego. Zbadano również wpływ zmian grubości warstw zwierciadeł DBR na osiągi lasera.
EN
This paper presents results of numerical simulations of a semiconductor vertical-cavity surface-emitting laser made of nitride materials. The analysis concerns the impact of the imperfections in fabrication of various laser elements on its emitted power. Different locations of the active area and the tunnel junction in the laser resonator with respect to the originally designed structures were considered. The influence of changes in the thickness of the DBR mirrors layers on the laser performance was also investigated.
5
Dostęp do pełnego tekstu na zewnętrznej witrynie WWW
W artykule przedstawiono projekt azotkowego lasera VCSEL z bezpośrednim wstrzykiwaniem prądu do obszaru czynnego lasera. Bezpośrednie wstrzykiwanie pradu do obszaru czynnego uzyskano stosując zamiast górnrgo zwierciadła DBR zwierciadło w postaci metalizowanej monolitycznej siatki podfalowej o wysokim kontraście współczynnika załamania. Korzystając z autorskiego oprogramowania powstałego w Zespole Fotoniki w Instytucie Fizyki Politechniki Łódzkiej przeprowadzono obliczenia numeryczne pozwalające wyznaczyć podstawowe parametry pracy zaproponowanej struktury laserowej.
EN
The paper presents the design of the nitride-based VCSEL enabling direct current injection into the active region of the laser. The direct injection of current into the active region is possible due to semiconductor-metal subwavelength grating used as top facet mirror. Using the multiphysics model of laser operation developed in the Photonics Team at the Institute of Physics of the Lodz University of Technology, numerical calculations were performed determining fundamental operation parameters of the proposed nitride-based VCSEL.
6
Dostęp do pełnego tekstu na zewnętrznej witrynie WWW
W pracy przedstawiono wyniki termicznej analizy laserów VCSEL wykonanych z materiałów azotkowych. Badane przyrządy posiadały różne typy dolnych zwierciadeł, dielektryczne lub azotkowe. Analizie termicznej poddano lasery zaprojektowane na dwie różne długości fali z zakresu fioletowo-zielonego.
EN
This paper presents the results of thermal analysis of nitride VCSELs. The structures considered here had different types of bottom mirrors, namely dielectric or nitride. The thermal analysis concerned lasers emitting two different wavelengths from the violet-green spectral range.
7
Dostęp do pełnego tekstu na zewnętrznej witrynie WWW
W pracy przedstawiono historię rozwoju laserów półprzewodnikowych o emisji powierzchniowej z pionową wnęką rezonansową (laserów VCSEL). Odnotowano ich najważniejsze przełomowe rozwiązania technologiczne oraz konstrukcyjno-materiałowe. Podano też parametry eksploatacyjne tych przyrządów na poszczególnych etapach rozwoju i porównano ich własności z laserami o emisji krawędziowej. Szczególny nacisk położono na pokazanie rozwoju i obecnego stanu azotkowych laserów VCSEL. Przedstawiono też wybrane wyniki modelowania działania tych konstrukcji.
EN
History of a development of surface-emitting semiconductor lasers with a vertical cavity (VCSEL lasers) is presented. The most important turning points of their technology solutions and material structures are described. Laser operation parameters are shown for successive development stages. Properties of surface-emitting lasers are compared with those of edge-emitting ones. Development of structures of nitride VCSELs is shown together with characterization of their current state. Results of numerical simulations of an operation of various surface-emitting nitride lasers are presented.
8
Dostęp do pełnego tekstu na zewnętrznej witrynie WWW
Praca prezentuje najnowsze modyfikacje konstrukcji laserów emitujących powierzchniowo z pionową wnęką rezonansową. Modyfikacje te mają na celu dalszą miniaturyzację tego typu przyrządów, a także poprawę ich sprawności i niezawodności. Kluczową kwestią w tych dążeniach jest wyeliminowanie ze struktury epitaksjalnej laserowej wielowarstwowych zwierciadeł Bragga, które znacznie zwiększają stopień jej złożoności, a ponadto hamują odbiór ciepła z obszaru aktywnego, obniżając tym samym efektywność generacji promieniowania. W pracy przedstawiono wybrane, alternatywne konstrukcje laserów, w których zwierciadła Bragga zostały zastąpione innymi elementami o zbliżonych własnościach optycznych. Zasadność zaproponowanych innowacji potwierdzają wyniki badań eksperymentalnych i obliczeń numerycznych. Wszystkie prezentowane wyniki zostały uzyskane w ramach prac nad laserami emitującymi powierzchniowo, prowadzonych w Instytucie Technologii Elektronowej oraz Instytucie Fizyki Politechniki Łódzkiej.
EN
In this paper we present selected modifications of vertical-cavity surface-emitting lasers, aimed at their further miniaturization, as well as at improvement of their efficiency and reliability. The key issue is to eliminate semiconductor Bragg mirrors from the laser structure. These multi-layer components not only significantly increase complexity of the laser chip, but also limit heat flow within the structure, hindering effective cooling of the active region and thereby decreasing efficiency of lasing. In the discussed here, alternative constructions of surface emitting lasers the Bragg mirrors have been replaced by other optical elements of similar properties. In the first case an internal cavity of the laser is enclosed by high-contrast subwavelength gratings, in the second one - by heat-spreading diamond plates. The proposed innovations have been validated by numerical calculations and confirmed experimentally. All presented results were obtained as a part of research on vertical-cavity surface-emitting lasers, conducted jointly by Institute of Electron Technology and Institute of Physics of Technical University of Lodz.
W pracy przedstawiono wyniki modelowania półprzewodnikowego lasera o emisji powierzchniowej z pionową wnęką rezonansową wykonanego z materiałów azotkowych. Jednym z kluczowych elementów tych konstrukcji jest warstwa ITO (ang. Indium Tin Oxide) charakteryzująca się wysoką przewodnością elektryczną, ale jednocześnie wysoką absorpcją. Warstwa ta zapewnia odpowiedni rozpływ prądu w strukturze. W pracy przedstawiono wpływ zmian wartości przewodności elektrycznej i absorpcji warstwy ITO na pracę lasera VCSEL. Analizę przeprowadzono dla struktur różniących się długościami rezonatora i aperturami elektrycznymi.
EN
This paper presents results of numerical calculations of a semiconductor vertical-cavity surface-emitting laser, made of nitride materials. An important element of the structure is a ITO layer, of a high electrical conductivity, but also high absorption. This layer causes a favourable current spreading in the structure. In this paper the impact of the electrical conductivity and absorption in ITO on the VCSEL performance is described for lasers with different electrical apertures and resonator lengths.
10
Dostęp do pełnego tekstu na zewnętrznej witrynie WWW
W pracy przedstawiono wyniki modelowania lasera złączowego z pionową wnęką rezonansową o emisji powierzchniowej z warstwami oksydowanymi, emitującego falę o długości 980 nm. W ramach pracy przeprowadzono obliczenia cieplne, elektryczne i optyczne dla laserów posiadających dwie oksydacje, umieszczone w węzłach lub poza węzłami fali stojącej. Symulacje pokazały, że nawet niewielkie wysunięcie oksydacji z węzłów fali zmienia istotnie właściwości optyczne lasera.
EN
In this paper are presented results of numerical modeling of an oxide-confined vertical-cavity surface-emitting laser emitting at 980 nm. Simulations of thermal, electrical and optical phenomena were performed for a laser with the oxide layers at nodes of the standing wave and for a laser where the oxide layers were shifted by 20 nm from nodes. The simulations have shown that even such a small displacement change significantly some optical parameters of the laser.
11
Dostęp do pełnego tekstu na zewnętrznej witrynie WWW
W niniejszej pracy przeprowadzono analizę numeryczną lasera kaskadowego ze sprzężonymi wnękami rezonansowymi. Zaobserwowano, iż właściwe dobranie niezależnych prądów zasilających obie wnęki rezonansowe umożliwia uzyskanie emisji jednomodowej.
EN
In this paper numerically investigate the evolution of the mode spectrum of the two coupled Fabry-Perot cavities, controlled by the driving currents of both sections leading to single mode operation. Theoretical analysis showed that most efficient single mode operation takes place in the case of relatively close current densities in both sections of the coupled-cavity quantum cascade laser which assures the overlap of the gain spectra.
12
Dostęp do pełnego tekstu na zewnętrznej witrynie WWW
Półprzewodnikowe lasery dyskowe, dzięki połączeniu osiągnięć w dziedzinie konstrukcji otwartych rezonatorów właściwych dla laserów na ciele stałym i współczesnych technologii półprzewodnikowych, pozwalają na konstrukcję emiterów o unikatowych własnościach. Doskonała jakość wiązki gaussowskiej, praca na pojedynczym modzie podłużnym, duża moc, od kilku do kilkudziesięciu watów, i jednocześnie elastyczność inżynierii przerwy wzbronionej determinującej długość fali emisji czynią lasery te szczególnie atrakcyjnymi źródłami emisji koherentnej. W artykule przedstawione zostały właściwości półprzewodnikowych laserów dyskowych i wyniki prac badawczych prowadzonych w Instytucie Technologii Elektronowej.
EN
Semiconductor Disc Lasers profit both from know-haw of the solid state laser resonator set-ups and modern semiconductor epitaxial technology. Excellent optical quality of emitted Gaussian beams, single mode operation, high power ranging from single to tenths of Watts and the flexibility of the band gap engineering of the emission wavelength makes them particularly suitable in very demanding application were no other source exists. In his paper a review on the Semiconductor Disk laser will be provided and the experimental data of the research carried on in Institute of Electron Technology will be presented.
13
Dostęp do pełnego tekstu na zewnętrznej witrynie WWW
W pracy przedstawiono wyniki modelowania półprzewodnikowego lasera złączowego z pionową wnęką rezonansową o emisji powierzchniowej. Laser zaprojektowano na emisję fali 414 nm w oparciu o materiały azotkowe. Modelowany przyrząd miał konstrukcję hybrydową, tzn. z jednej strony posiadał zwierciadła rodzime (AlN/GaN), a z drugiej dielektryczne Ta2O5/SiO2. W pracy wyznaczono rząd modu optycznego jaki wzbudza się w laserze w zależności od jego apertury elektrycznej, długości rezonatora oraz składu molowego jego obszaru czynnego. Dla wybranych warunków pracy określono także selektywność modową przyrządu.
EN
This paper presents results of numerical modeling of a nitride vertical cavity surface emitting laser. This structure of the laser was designed to emit wavelength of 414 nm. Construction of the analyzed laser is hybrid – the bottom DBR is a native AlN/GaN mirror and the top DBR is made from dielectric materials (Ta2O5 and SiO2). In this paper we determined the order of transverse mode which is excited in the active region for different radius of electric aperture, different resonator thicknesses and concentration of indium in the quantum well. For selected parameters mode selectivity was determined.
14
Dostęp do pełnego tekstu na zewnętrznej witrynie WWW
W artykule przedstawiono sprzężone zjawiska fizyczne, tj. wzajemnie powiązane procesy optyczne, elektryczne i cieplne, a niekiedy również mechaniczne, decydujące o działaniu laserów półprzewodnikowych różnych typów. Szczególnie dokładnie opisano struktury i własności półprzewodnikowych laserów o emisji krawędziowej (laserów EEL), głównie laserów paskowych. Przytoczono również opis głównych konstrukcji i najlepszych osiągnięć laserów o emisji powierzchniowej (laserów VCSEL). Ponadto opisano procesy odpowiedzialne za degradację tych przyrządów.
EN
The paper presents coupled physical phenomena, i.e. interrelated optical, electrical, thermal and sometimes also mechanical processes crucial for an operation of various types of semiconductor lasers. Structures and properties of edge-emitting semiconductor lasers (EELs) are described scrupulously, stripe-geometry lasers in particular. Some details concerning operation and properties of the best vertical-cavity surfaceemitting lasers (VCSELs) are also given. Besides, processes responsible for laser degradation are characterized.
15
Dostęp do pełnego tekstu na zewnętrznej witrynie WWW
W niniejszej pracy przedstawiono wyniki numerycznej analizy możliwości zwiększenia mocy wyjściowej uzyskiwanej z krawędziowego lasera azotkowego oraz zaprojektowanych na jego podstawie jednowymiarowych matryc laserowych poprzez zastosowanie wybranych zmian konstrukcyjnych. Dwuwymiarowy elektryczno-cieplny model numeryczny został skalibrowany dla danych eksperymentalnych otrzymanych dla lasera pracującego z falą ciągłą w temperaturze pokojowej wykonanego w laboratorium Instytutu Wysokich Ciśnień UNIPRESS Polskiej Akademii Nauk. Przeprowadzone obliczenia miały na celu określenie wpływu na optyczną moc wyjściową modelowanych przyrządów takich parametrów konstrukcyjnych, jak: szerokość chipu laserowego, grubość podłoża, grubość warstwy złota w kontakcie elektrycznym typu p, liczba i rozstawienie emiterów w matrycy laserowej.
EN
This paper presents calculation results of performance of III-N-based laser diode and its arrays (bars) with various package modifications. We adjusted our 2D thermal-electrical model to room-temperature continuous-wave operating characteristics of nitride-based edge-emitting laser fabricated in the Laboratory of Institute of High Pressure Physics. The impact of chip width, substrate thickness, thickness of p-type gold electrode, number of emitters and emitter-to-emitter distance on output power limits of nitride laser diode is investigated.
W artykule opisano budowę i działanie wirtualnego przyrządu pomiarowego służącego do rejestracji sygnałów dźwiękowych. Nośnikiem informacji jest modulowane falą akustyczną światło z lasera półprzewodnikowego. W pracy opisano poszczególne elementy wchodzące w skład przyrządu oraz aplikację sterującą jego działaniem. Aplikacja została napisana w środowisku programistycznym LabVIEW. Jest ona narzędziem, które może być wykorzystywane do pozyskiwania, interpretacji, odtwarzania oraz analizy sygnałów dźwiękowych. Zrealizowany etap prac potwierdzony został przykładowymi pomiarami.
EN
This paper describes the structure and operation of a virtual measuring instrument designed to record sound signals. The light beam coming from a semiconductor laser, modulated by acoustic wave is the information carrier. All the particular elements of the instrument and the application controlling its operation are presented. The application was created in the LabVIEW software environment. It is a tool that can be used in order to obtain, interpret, play and analyze the sound signals. The achieved stage of the work has been confirmed with the selected measurements.
Półprzewodnikowe lasery azotkowe o emisji powierzchniowej z pionową wnęką rezonansową (tzw. lasery VCSEL) ze względu na swoje specyficzne wlasności mogą stanowić w wielu zastosowaniach dobrą alternatywę dla klasycznych laserów z krawędziową emisją promieniowania (tzw. laserów EEL). Niestety mimo dużego postępu w wytwarzaniu azotkowych laserów EEL dopiero niedawno udało się wytworzyć pierwsze elektrycznie zasilane azotkowe lasery VCSEL, a ich parametry pozostawiają wiele do życzenia. W pracy omówiono podstawowe problemy związane z wytwarzaniem azotkowych laserów VCSEL. Przedstawiono ostatnie osiągnięcia w tej dziedzinie na świecie oraz podano wstępne wyniki symulacji tych struktur.
EN
Nitride semiconductor vertical-cavity surface-emitting lasers (VCSELs) due to their specific properties offer an attractive alternative to the classical edge-emitting lasers (EELs). However, despite considerable progress in developing nitride-based EELs there has been no significant improvement in manufacturing electrically pumped VCSELs until recent years. Moreover, the operating parameters of the latter are not satisfactory. In this work the key problems with designing nitride VCSELs are discussed and both the latest development in this field and initial results of computer analysis of their different structures are presented.
18
Dostęp do pełnego tekstu na zewnętrznej witrynie WWW
W artykule przedstawiono komputerową analizę wpływu domieszkowania substratu InP w elektrycznie pompowanym laserze o emisji powierzchniowej z zewnętrzną wnęką rezonansową (Electrically Pumped Vertical External Cavity Surface Emitting Laser – E-VECSEL) emitującym promieniowanie o długości fali 1480 nm na próg akcji laserowej. Pokazano, że minimalna moc elektryczna dostarczana do lasera umożliwiająca osiągnięcie progu jego akcji laserowej może być uzyskana dla struktury z podłożem o domieszkowaniu n = 2•1016 cm-3.
EN
In the following paper computer aided analysis of InP substrate doping level in 1480 nm Electronically Pumped Vertical External Cavity Surface Emitting Lasers is presented. It is shown that in such structure the lowest threshold power is obtained for substrate n-doping level n = 2•1016 cm-3.
19
Dostęp do pełnego tekstu na zewnętrznej witrynie WWW
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.
EN
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.
W artykule przedstawiono implementację układu półprzewodnikowego oświetlacza do obiektywnej ekspozycji promieniowaniem w procedurach LLLT (Low Level Laser Therapy) żywych linii komórkowych HUVEC. Prototypowy oświetlacz do standaryzacji procedur naświetlania wraz z układem optycznym zapewnia równomierne napromieniowanie ośrodków biologicznych, umożliwia dopasowanie widma emisji zestawu do pasm absorpcji naświetlanej tkanki. Działania takie powodują zwiększenie skuteczności naświetlania tkanek. Zaprezentowane zostały wyniki odpowiedzi komórek HUVEC wywołanej naświetlaniami promieniowaniem półprzewodnikowych źródeł średniej mocy o długości fal 600...1000 nm – z zakresu okna transmisji tkanek.
EN
Implementation of the semiconductor illuminator set to objectify the radiation exposure of live HUVEC cell lines in Low Level Laser Therapy procedures is presented in the article. The prototype illuminator to standardize exposure procedures with an optical system ensures uniform irradiation of biological centers and allows adjust the emission spectrum of radiation source to the absorption spectrums of the irradiated tissue. Such operations result in increasing the effectiveness of tissue exposure. Results of the biological responses of HUVEC after irradiation by semiconductor mid-power sources radiation were presented. The wavelengths are in the spectral range of the tissues transmission window – 600...1000 nm.
JavaScript jest wyłączony w Twojej przeglądarce internetowej. Włącz go, a następnie odśwież stronę, aby móc w pełni z niej korzystać.