Innowacyjne konstrukcje laserów z pionową wnęką rezonansową

• Autorzy: Wójcik-Jedlińska A. , Broda A. , Muszalski J. , Szerling A. , Bugajski M. , Gębski M. , Czyszanowski T.

Identyfikatory

DOI

10.15199/48.2017.08.22

Warianty tytułu

EN

Innovative architectures of verticalcavity surface-emitting lasers

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

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 In the discussed here, alternative constructions of surface emitting lasers the Bragg mirrors have been replaced by other optical elements of similar properties.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.

Słowa kluczowe

PL

laser półprzewodnikowy; monolityczny laser o emisji powierzchniowej; VECSEL; VCSEL; podfalowe siatki dyfrakcyjne; HCG

EN

semiconductor laser; monolithic surface-emitting laser VECSEL; VCSEL; subwavelength high-contrast grating HCG

• Wydawca: Wydawnictwo SIGMA-NOT
• Czasopismo: Przegląd Elektrotechniczny
• Rocznik: 2017
• Tom: R. 93, nr 8
• Strony: 85--88
• Opis fizyczny: Bibliogr. 9 poz., rys.

Twórcy

autor

Wójcik-Jedlińska A.

• Instytut Technologii Elektronowej, aleja Lotników 23/46, 02-668 Warszawa

autor

Broda A.

• Instytut Technologii Elektronowej, aleja Lotników 23/46, 02-668 Warszawa

autor

Muszalski J.

• Instytut Technologii Elektronowej, aleja Lotników 23/46, 02-668 Warszawa

autor

Szerling A.

• Instytut Technologii Elektronowej, aleja Lotników 23/46, 02-668 Warszawa

autor

Bugajski M.

• Instytut Technologii Elektronowej, aleja Lotników 23/46, 02-668 Warszawa

autor

Gębski M.

• Politechnika Łódzka, Instytut Fizyki, ul. Wólczańska 219, 90-924 Łódź

autor

Czyszanowski T.

• Politechnika Łódzka, Instytut Fizyki, ul. Wólczańska 219, 90-924 Łódź

Bibliografia

• [1] Szymański M., Kozlowska A., Maląg A., Szerling A., Twodimensional model of heat flow in broad-area laser diode mounted to a non-ideal heat sink, J. Phys. D: Appl. Phys., vol. 40 (2007), 924–929
• [2] Iga K., Surface-Emitting Laser - Its Birth and Generation of New Optoelectronics Field, IEEE J. Select. Top. Quant. Electron, vol. 6 (2000), 1201-1215
• [3] Michalzik R. (ed.), VCSELs. Fundamentals, Technology and Applications of Vertical-Cavity Surface-Emitting Lasers, ISBN 978-3-642-24986-0, Springer 2013
• [4] Muszalski J., Broda A., Jasik A., Wójcik-Jedlińska A., Sankowsk I., Kubacka-Traczyk J., Trajnerowicz A., Półprzewodnikowe lasery dyskowe - korzyści z inżynierii przerwy zabronionej, Materiały konferencyjne XIV Krajowej Konferencji Elektroniki, Darłówko Wschodnie, 8-12.06.2015
• [5] Hopkins J.M., Calvez S., Kemp A.J., Hastie J.E., Smith S.A., Maclean A.J., Burns D., Dawson M.D., High-power vertical external-cavity surface-emitting lasers, Phys. Status Solidi (c), 3: 380–385 (2006)
• [6] Chang-Hasnain C., Yang W., High-contrast gratings for integrated optoelectronics, Adv. Opt. Photonics vol. 4 (2012), 379-440
• [7] Gebski M., Kuzior O., Wasiak M., Szerling A., Wójcik-Jedlińska A., Pałka N., Dems M., Xie Y.Y., Xu Z.J., Wang Q.J., Zhang D.H., Czyszanowski T., High-Contrast Grating Reflectors for 980 nm Vertical-Cavity Surface-Emitting Lasers, High Contrast Metastructures IV, Proceedings of SPIE: tom 9372, 2015
• [8] Gebski M., Dems M., Szerling A., Motyka M., Marona Ł., Kruszka R., Urbańczyk D., Walczakowski M., Pałka N., Wójcik- Jedlińska A., Wang Q.J., Zhang D.H., Bugajski M., Wasiak M., Czyszanowski T., Monolithic High-Index Contrast Grating: a Material Independent High-Reflectance VCSEL Mirror, Optics Express, vol. 23, 2015
• [9] Broda A., Kuźmicz A., Rychlik G., Chmielewski K., Wójcik-Jedlińska A., Sankowska I., Michalak K., Gołaszewska-Malec K., Muszalski J., Highly efficient heat extraction by double diamond heat-spreaders applied to Vertical External Cavity Surface Emitting Laser, Optics Express – złożona do redakcji

Uwagi

Opracowanie ze środków MNiSW w ramach umowy 812/P-DUN/2016 na działalność upowszechniającą naukę (zadania 2017).