Analiza falowodów ze związków InGaAs, InAlAs i InP dla laserów kaskadowych emitujących w zakresie średniej podczerwieni

• Autorzy: Pruszyńska-Karbownik E. , Gutowski P. , Karbownik P. , Sankowska I. , Bugajski M.

Identyfikatory

DOI

10.15199/13.2016.9.5

Warianty tytułu

EN

Analysis of InGaAs/InAlAs/InP waveguides for mid-infrared quantum cascade lasers

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

W pracy przedstawiono wyniki obliczeń numerycznych falowodów laserów kaskadowych emitujących promieniowanie o długości fali ok. 5 μm. Rozważano niesymetryczne falowody zawierające podłoże z InP oraz warstwy InGaAs i InAlAs dopasowane sieciowo do InP projektowane do wytworzenia poprzez wzrost epitaksjalny przy wykorzystaniu wyłącznie epitaksji z wiązek molekularnych (MBE). Wyznaczono teoretyczne wartości współczynnika przekrycia pola elektrycznego i obszaru czynnego oraz strat modów poprzecznych dla różnych grubości poszczególnych warstw falowodowych oraz ilości periodów obszaru czynnego. Uzyskane wyniki obliczeń zostały zweryfikowane dla jednej z rozważanych konstrukcji falowodu poprzez porównanie wyznaczonego teoretycznego rozkładu promieniowania w polu dalekim z rozkładem wyznaczonym eksperymentalnie przy użyciu szerokokątnego profilometru goniometrycznego. Względna różnica pomiędzy szerokościami połówkowymi rozkładów teoretycznego i doświadczalnego wyniosła 3,5%.

EN

In this paper, we present results of numerical calculations of quantum cascade laser waveguides emitting radiation with a wavelength of approx. 5 μm. Asymmetric waveguides containing InP substrate and InGaAs and InAlAs lattice matched to InP have been considered. The waveguides have been designed to be manufactured by using molecular beam epitaxy (MBE). We have determined theoretical values of confinement factor and loss of transverse modes for different thicknesses of each waveguide layer. The results of calculations have been verified for one waveguide design by comparing calculated far-field distribution with experimental distribution measured by using a wide-angle goniometric profiler. The relative difference between full width at half maximum of both distributions is 3,5%.

Słowa kluczowe

PL

lasery kaskadowe; falowód; InGaAs; InAIAs; InP

EN

quantum cascade laser; waveguide; InGaAs; InAlAs; InP

• Wydawca: Wydawnictwo SIGMA-NOT
• Czasopismo: Elektronika : konstrukcje, technologie, zastosowania
• Rocznik: 2016
• Tom: Vol. 57, nr 9
• Strony: 23--27
• Opis fizyczny: Bibliogr. 9 poz., wykr.

Twórcy

autor

Pruszyńska-Karbownik E.

• Instytut Technologii Elektronowej, Warszawa

autor

Gutowski P.

• Instytut Technologii Elektronowej, Warszawa

autor

Karbownik P.

• Instytut Technologii Elektronowej, Warszawa

autor

Sankowska I.

• Instytut Technologii Elektronowej, Warszawa

autor

Bugajski M.

• Instytut Technologii Elektronowej, Warszawa

Bibliografia

• [1] M. Bugajski, A. Wójcik-Jedlińska, (2014) „Kwantowe lasery kaskadowe – 20 lat historii i stan obecny”, Elektronika: Konstrukcje, Technologie, Zastosowania, 55(11), pp. 10–17.
• [2] M.R. McCurdy et al., (2007) „Performance of an exhaled nitric oxide and carbon dioxide sensor using quantum cascade laser-based integrated cavity output spectroscopy.”, Journal of Biomedical Optics, vol. 12, pp. 034034.
• [3] J. Shorter et al., (2010) „Multicomponent Breath Analysis With Infrared Absorption Using Room-Temperature Quantum Cascade Lasers”, IEEE Sensors Journal, vol. 10, pp. 76–84.
• [4] C. Bauer et al., (2010) „Use of quantum cascade lasers for detection of explosives: progress and challenges”, Optical Engineering, vol. 49, pp. 111126.
• [5] T. Yuanyuan et al., (2011) „Measurements of NO and CO in Shanghai urban atmosphere by using quantum cascade lasers.”, Optics Express, vol. 19, pp. 20224–32.
• [6] https://www.photond.com/products/fimmwave.htm.
• [7] D. Hofstetter et al., (2001) „High-temperature operation of distributed feedback quantum-cascade lasers at 5.3 μm”, Applied Physics Letters, vol. 78, pp. 396-398.
• [8] P. Gutowski i in., (2014) „Epitaksja struktur laserów kaskadowych”, Elektronika: konstrukcje, technologie, zastosowania, 55(11), pp. 31–33.
• [9] K. Regiński i in., (2011) „Goniometryczna metoda pomiaru przestrzennego rozkładu natężenia promieniowania kwantowych laserów kaskadowych”, Elektronika: konstrukcje, technologie, zastosowania, 52(10), pp. 48–51.

Uwagi

PL

Przedstawione prace badawcze wykonane zostały w ramach projektu PBS1/B3/2/2012 „Emitery i detektory podczerwieni nowej generacji do zastosowań w urządzeniach do detekcji śladowych ilości zanieczyszczeń gazowych”.