Fizyka działania i projektowanie nowoczesnych laserów złączowych

Nakwaski, W.

Artykuł - szczegóły

Tytuł artykułu

Fizyka działania i projektowanie nowoczesnych laserów złączowych

Autorzy

Nakwaski W.

Identyfikatory

Warianty tytułu

Physics of an operation and designing of modern diode lasers

Konferencja

Krajowa Konferencja Elektroniki (3 ; 16-18.06.2004 ; Kołobrzeg, Polska)

Języki publikacji

Abstrakty

Przedstawiono podstawy fizyki działania nowoczesnych laserów złączowych oraz metody symulacji ich przewidywanych charakterystyk eksploatacyjnych metodami analizy komputerowej. Metody symulacyjne umożliwiają stosunkowo szybkie i tanie projektowanie struktur laserów oraz ich optymalizację do różnych zastosowań. Analizie poddano obie podstawowe konfiguracje laserów złączowych, tj. laserów o emisji krawędziowej oraz laserów z poprzecznym rezonatorem o emisji powierzchniowej (typu VCSEL). Rozpatrzono podstawowe procesy fizyczne decydujące o działaniu tych przyrządów, tj. zjawiska optyczne, elektryczne, cieplne, rekombinacyjne i mechaniczne, opisano metody i cele projektowania laserów złączowych oraz wybrane projekty zoptymalizowanych struktur tych przyrządów.

In the paper, principle of an operation of modern diode lasers and methods of a simulation of their anticipated performance characteristics using computer physics approaches are presented. The above simulation methods enable relatively rapid and cheap designing of diode-laser structures and their optimisation for various applications. Two basic diode-laser configurations, i.e. edge-emitting diode lasers and vertical-cavity surface-emitting ones (VCSELs) are analysed. Fundamental physical processes crucial for an operation of diode lasers i. e. optical, electrical, thermal, recombination and mechanical phenomena, are considered and very important interactions between them are thoroughly described. Subsequently, methods of diode-laser designing are presented and chosen designs of optimised structure of these devices are shown.

Słowa kluczowe

lasery złączowe modelowanie działania lasera symulacja przewidywanych charakterystyk eksploatacyjnych projektowanie przyrządów półprzewodnikowych

diode lasers modelling of diode-laser operation simulation of anticipated performance characteristics designing of semiconductor devices

Wydawca

Wydawnictwo SIGMA-NOT

Czasopismo

Elektronika : konstrukcje, technologie, zastosowania

Rocznik

2004

Tom

Vol. 45, nr 12

Strony

6--12

Opis fizyczny

Bibliogr. 36 poz., rys.

Twórcy

autor

Nakwaski W.

Politechnika Łódzka, Instytut Fizyki

Bibliografia

1. Chuang S. L.: Physics of Optoelectronic Devices. Wiley, New York, 1995.
2. Osiński M., Nakwaski W.: Three-dimensional simulation of vertical-cavity surface-emitting semiconductor lasers. [Chapter 5 in] H. Li and K. Iga (Eds.) „Vertical-Cavity Surface-Emitting Laser Devices”, Springer, Berlin, 2003.
3. Harrison P.: Ouantum Wells, Wires and Dots. Theoretical and Computational Physics. Wiley, Chichester, 2002.
4. Davies J. H.: The Physics of Low-Dimensional Semiconductors. Cambridge University Press, Cambridge, 1998.
5. Maćkowiak P., Nakwaski W.: An impact of mismatch-related phenomena on a room-temperature operation of nitride VCSELs. Optica Applicata, vol. 30 (2000) pp. 125-140.
6. Bir G. L., Pikus G. E.: Symetria i odkształcenia w półprzewodnikach. PWN, Warszawa 1977.
12. Hangleiter A., Im J.S., Kollmer H., Heppel S., Off J., Scholz F.: The role of piezoelectric fields in GaN-based quantum wells. MRS Internet J. Nitride Semicond. Res., vol. 3 (1998) Article 15.
13. Osiński M., Svimonishvili T., Smolyakov G.A., Smagley V.A., Maćkowiak P., Nakwaski W.: Temperaturę and thickness dependence of steam oxidation of AlAs in cylindrical mesa structures. IEEE Photon. Techn. Lett., vol. 13 (2001) pp. 687-689.
14. Nakwaski W., Wasiak M., Maćkowiak P., Bedyk W., Osiński M.. Passaseo A., Tasco V., Todaro M.T., De Vittorio M., Joray R., Chen J.X., Stanley R. P., Fiore A.: Oxidation kinetics of AlAs and (AlGa) As layers in arsenide-based diodę lasers: Comparative analysis of available experimental data. Semicond. Sci. Technol., vol. 19 (2004) pp. 333-341.
15. Sarzała R. P., Wasiak M., Czyszanowski T., Bugajski M., Nakwaski W.: Threshold simulation of 1.3-pm oxide-confined in-plane quantum-dot(lnGa)As/ GaAs lasers. Opt. Ouantum Electron., vol. 35 (2003) pp. 675-692.
16. Sarzała R. P., Nakwaski W.: Optimisation of the 1.3-pm GaAs-based oxide-confined (Galn) (NAs)/ GaAs vertical-cavity surface-emitting lasers for theirlow-thresholdroom-temperature operation (invited paper). J. Phys.: Condensed Matter, in print.
17. Sarzała R.P., Maćkowiak P., Wasiak M., Czyszanowski T., Nakwaski W.: Simulation of performance characteristics of GalnNAs verstical-cavity surface-emitting lasers. IEE Proc.: Optoelectron., vol. 150 (2003) pp. 83-85.
18. Sarzała R. P., Mendla P., Wasiak M., Maćkowiak P., Bugajski M., Nakwaski W.: Comprehensiveself-consistent three-dimensionalsimulation of an operation of the GaAs-based oxide-confined 1.3-pm quantum-dot (InGa)As/ GaAs vertical-cavity surface-emitting lasers. Opt. Ouantum Electron., vol. 36 (2004) in print.
19. Nakwaski W., Sarzała R. P., Maćkowiak P., Wasiak M.: Wykorzystanie niestandardowych własności azotków grupy A'" N do optymalizacji struktur azotkowych laserów typu VCSEL. II Krajowa Konferencja Elektroniki, Kołobrzeg 9-12 czerwca 2003, tom II, ss. 437-442.
20. Maćkowiak P., Nakwaski W.: Threshold currents of nitride vertical-cavity surface-emitting lasers with various active regions. MRS Internet J. Nitride Semicond. Research, vol. 3 (1998) Article 35.
21. Maćkowiak P., Nakwaski W.: Thermal aspects of designing CW-operated nitride VCSELs. Opt. Ouantum Electron., vol. 31 (1999) pp. 1179-1188.
22. Maćkowiak P., Nakwaski W.: Designing guidelines for possible continuous-wave-operating nitride verstical-cavity surface-emitting lasers. J. Phys. D: Appl. Phys., vol. 33 (2000) pp. 642-653.
23. Maćkowiak P., Nakwaski W.: Some aspects of designing efficient nitride VCSEL resonator. J. Phys. D: Appl. Phys., vol. 34 (2001) pp. 954-958.
24. Czyszanowski T., Nakwaski W.: Modę transformation enhanced in nitride diodę lasers by buffer layers modifications. J. Phys. D: Appl. Phys., vol. 34 (2001) pp. 1277-1285.
25. Czyszanowski T., Nakwaski W.: How many quantum wells in nitride lasers? J. Phys. D: Appl. Phys., vol. 34 (2001) pp. 2346-2352.
26. Sarzała R. P., Maćkowiak P., Nakwaski W.: Temperature-enhanced radial current spreading in possible VCSEL structures of nitride lasers. Semicond. Sci. Technol., vol. 17 (2002) pp. 255-260.
27. Nakwaski W., Maćkowiak P., Wasiak M., Sarzała R. P., Czyszanowski T.: Higher-order transverse modes in possible nitride VCSELs. Phys. Stat. Sol. ©, voi. 0 (2002) pp. 48-51.
28. Maćkowiak P., Sarzała R. P., Wasiak M., Nakwaski W.: Radial optical confinement in nitride VCSELs. J. Phys. D: Appl. Phys., vol. 26 (2003) pp. 2041-2045.
29. Nakwaski W., Maćkowiak P.: Transverse-mode selectivity in possible nitride vertical-cavity surface-emitting lasers. Opt. Ouantum Electron., vol. 35 (2003) pp. 1037-1054.
30. Maćkowiak P., Sarzała R. P., Wasiak M., Nakwaski W.: Nitride VCSEL design for continuous-wave operation of higher-order optical modes. Appl. Phys. A: Mat. Science & Processing, vol. 77 (2003) pp. 761-768.
31. Maćkowiak P., Sarzała R. P., Wasiak M., Nakwaski W.: Design guidelines for fundamental = mode-operated cascade nitride VCSELs. IEEE Photon. Techn. Lett., vol. 15 (2003) pp. 495-497.
32. Maćkowiak P., Sarzała R. P., Wasiak M., Nakwaski W.: Cascade nitride VCSEL designs with a tunnel junctions. Applied Physics A: Materials Science & Processing, vol. 78 (2004) pp. 315-322.
33. Sazrała R. P., Maćkowiak P., Wasiak M., Czyszanowski T., Nakwaski W.: Structure optimisation of 1.3-pm (Galn)(NAs)/ GaAs in-plane lasers. IEE-Proc.: Optoelectron., vol. 150 (2003) pp. 56-58.
34. Sarzała R. P., Maćkowiak P., Wasiak M., Czyszanowski T., Nakwaski W.: Simulation of threshold characteristics of GalnNAs diodę lasers. Opto-Electron. Rev., vol. 11 (2003) pp. 139-142.
35. Tomczyk A., Sarzała R. P., Czyszanowski T., Wasiak M., Nakwaski W.: Fully self-consistent three-dimensional model of edge-emitting nitride diodę lasers. Opto-Electron. Rev., vol. 11 (2003) pp. 65-75.
36. Tomczyk A., Sarzała R. P., Czyszanowski T., Wasiak M., Nakwaski W.: Fully self-consistent threshold model of one-dimensional arrays of edge-emitting nitride diodę lasers. Submitted to Semicond. Sci. Technol.

Typ dokumentu

Bibliografia

Identyfikator YADDA

bwmeta1.element.baztech-article-BWA2-0009-0043