Zagadnienia optymalizacji konstrukcji diod laserowych dużej mocy

• Autorzy: Malag A.

Warianty tytułu

EN

High power laser diodes - design optimisation issues

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

Artykuł zawiera skrótowy przegląd aktualnych osiągnięć w dziedzinie konstrukcji diod laserowych (DL) dużej mocy. Zakres artykułu ograniczony został do zagadnień optymalizacji heterostruktury ze względu na parametry, które wydają się najważniejsze dla przyrządów dużej mocy takie, jak sprawność energetyczna (PCE), próg katastroficznej degradacji luster (COD) i jakość emitowanej wiązki promieniowania (M2 i rozbieżność). Przedstawione wyniki (przodujących instytutów i ITME) wskazują, że jednoczesna maksymalizacja wszystkich tych parametrów jest bardzo trudna. Wyniki "rekordowe" są bardzo zróżnicowane ze względu na długość fali i grupę materiałową (arsenki, fosforki).

EN

Current achievements in the field of high-power laser diodes (LD) construction are briefly presented. The scope has been limited to issues of heterostructure optimisation in terms of the parameters the most important for high power devices, such as power conversion efficiency (PCE), COD level and an emitted beam quality (M2 and divergence). Presented results (of leading laboratories and ITME) indicate that simultaneous maximisation of these parameters is very difficult. There is a wide diversity of the record-high attainments in terms of preferred design solutions and due to different wavelengths and material systems.

Słowa kluczowe

PL

dioda laserowa dużej mocy; konstrukcja diod laserowych dużej mocy; optymalizacja wiązki promieniowania

EN

high power laser diodes; high power laser diodes construction

• Wydawca: Sieć Badawcza Łukasiewicz - Instytut Technologii Materiałów Elektronicznych
• Czasopismo: Materiały Elektroniczne
• Rocznik: 2007
• Tom: T. 35, nr 1
• Strony: 21--46
• Opis fizyczny: Bibliogr. 22 poz., rys., wykr.

Twórcy

autor

Malag A.

• Instytut Technologii Materiałów Elektronicznych, ul. Wólczyńska 133, 01-919 Warszawa,

Bibliografia

• [1] Kanskar M., Earles T., Goodnough T.J., Tiers E., Botez D., Maws L.J.: 73% CW power conversion efficiency at 50 W from 970 nm diode laser bars, Electron. Letters, 41, 5 (2005) 245-247
• [2] Knigge A., Erbert G., Jonsson J., Pittroff, Staske R., Sumpf B., Weyers M., Trankle G.: Passively cooled 940 nm laser bars with 73% wall-plug efficiency at 70 W and 25°C, Electron. Letters, 41,5 (2005) 250-251
• [3] Pikhtin N.A., Silpchenko S.O:, Sokolova Z.N., Stankevich A.L., Vinokurov D.A., Ta-rasov I.S., Alferov Zh.L: 16 W continuous-wave output power from 100 urn-aperture laser with quantum well asymmetric heterostructure, Electron. Lett., 40, 22 (2004) 1413-1414
• [4] Wang J., Smith B., Xie X., Wang X., Burnham G.T. .: High-efficiency diode lasers at high output power, Appl. Phys. Lett., 74, 11 (1999) 1525-1527
• [5] Wilcox J.Z., Peterson G.L., Ou S., Yang J.J., Jansen M., Schechter D.: Gain- and threshold-current dependence for multiple quantum well lasers, J. Appl. Phys., 64 (1988) 6564-6567
• [6] Zorry P.S., Ed.: Quantum Well Lasers, Academic Press Inc., San Diego (1993)
• [7] Iordache G. et al.:High power CW output from low confinement asymmetric structure diode laser, Electron. Lett., 35, 2 (1999) 148-149
• [8] Ryvkin B.S., Avrutin E.A.: Improvement of differential quantum efficiency and power output by waveguide asymmetry in separate-confinement-structure diode lasers, IEE Proc.-Optoelectron., 151,4 (2004) 232-236
• [9] Ryvkin B.S., Avrutin E.A.: Effect of carrier loss through waveguide layer recombination on the internal quantum efficiency in large-optical-cavity laser diodes, J. Appl. Phys., 97, 11 (2005) 113106
• [10] Silfvenius C., Lindstrom C., Feitisch A.: Native-nitride passivation eliminates facet failure, Laser Foc. World, 11, (2003) 69-73
• [11] Horie H. et al.: Reliability improvement of 980-nm laser diodes with a new facet passivation process, IEEE JSTQE, 5, 3 (1999) 832-838
• [12] Sagawa M., Hiramoto K., Toyonaka T., Shinoda K., Uomi K.: High power COD-free operation of 0.98 μm InGaAs/GaAs/InGaP lasers with noninjection regions near the facets, Electron Lett., 30, 17(1994) 1410-1411
• [13] Ochalski T. et al.: Thermoreflectance measurements of the temperature distribution in laser diodes with non injected facets, MRS Proceedings, (acceped for publication)
• [14] Lammert R.M., Osowski M.L., Oh S.W., Panja C., Ungar J.E.: High power (> 10 W from 100 μm aperture) high reliability 808 nm InGaAlAs broad area laser diodes, Electron Lett., 42, (2006) 535-536
• [15] Wade J.K., Mawst L.J., Botez D.: High continuous wave power 0.8 μm-band, Al-free active-region diode lasers, Appl. Phys. Lett., 70, 2 (1997) 149-151
• [16] Sebastian J. et al.: High power 810-nm GaAsP-AlGaAs diode lasers with narrow beam divergence, IEEE J. Sel. Topics Quantum Electron., 7, 2 (2001) 334-339
• [17] Knauer A. et al.: High-power 808 nm lasers with a super-large optical cavity, Semiconductor Sci. Technol., 20, 6 (2005) 621-624
• [18] Ryvkin B.S., Avrutin E.A.: Asymmetric, nonbroadened large optical cavity waveguide structures for high-power long-wavelength semiconductor lasers, J. Appl. Phys., 97, 12(2005)123103
• [19] Asryan L.V. et al.: Internal efficiency of semiconductor lasers with a quantum-confined active region, IEEE JQE, 39, 3 (2003) 404-418
• [20] Malag A.: Beam divergence and COD issues in double barrier separate confinement heterostructure laser diodes, Bulletin of the Polish Academy of Sciences, Technical Sciences, 53, 2 (2005) 167-173
• [21] Malag A. et al.: High power low vertical beam divergence 800 nm-band double-barrier-SCH GaAsP/(AlGa)As laser diodes, IEEE PTL (2006) in press
• [22] Botez D., Ettenberg M.: Beamwidth approximations for fundamental mode in symmetric double-heterojunction lasers, IEEE Journal Quant. Electron., QE-14, 11 (1978) 827-830