W artykule omówione zostaną paramery laserów kaskadowych wutwarzanych w Instytucie Technologii Elektronowej. Wskazane zostaną obszary w których lasery wytwarzane w kraju mogą konkurowac z podobnymi przyrządami wytwarzanymi za granicą.
EN
The paper describes the status of technology of mid-IR quantum cascade lasers (QCLs) based on GaAs/AlGaAs and InAlAs/InGaAs/InP material system developed at the Institute of Electron Technology. Two main types of lasers were investigated. First, was based on lattice matched active region designed for wavelengths of λ=9.0 μm-10.0 μm. The second, was based on strain-compensated active region designed for wavelengths of λ=4.5 μm-5.5 μm. Basic characteristics and parameters of all types of lasers are discussed. Possible applications in which the lasers developed at ITE can compete with those available on world market are indicated.
2
Dostęp do pełnego tekstu na zewnętrznej witrynie WWW
Celem pracy jest identyfikacja praktycznych możliwości zastosowania laserów kaskadowych na potrzeby laserowego systemu łączności w wolnej przestrzeni. Dodatkowo wskazane zostaną kierunki rozwoju technologii laserów kaskadowych pod kątem ich zastosowania w systemie łączności bezprzewodowej.
EN
The aim of the work is to discuss possibility of application of Quantum Cascade Lasers in practical realization of laser based free space communication system. Additionally, some aspects of development of technology of QC lasers will be indicated with respect to FSO systems.
3
Dostęp do pełnego tekstu na zewnętrznej witrynie WWW
Wykazano, że tlenek grafenu na krawędziach bocznych chipa laserowego powoduje zmniejszenie rezystancji termicznej diody laserowej. Obserwowane jest również zmniejszenie temperatury samego chipa laserowego. Natomiast tlenek grafenu na n-kontakcie powoduje zwiększenie temperatury chipa. Na n-kontakcie korzystne jest zastosowanie grafenu. Pokazano przesuwanie się charakterystyk spektralnych przy zastosowaniu tlenku grafenu i grafenu, jak również zmiany ugięcia chipa laserowego w obecności tlenku grafenu i grafenu. Pomiary wykonano dla diod na pasmo 880 nm.
EN
It has been shown that covering side walls of a laser diode’s chip with graphene oxide (GO) results in reduction of the laser diode's thermal resistance. Reduction of the temperature of the diode itself is also observed. In turn, additional covering the n-contact of the chip with GO results in the diode's temperature increase. On the other hand, alternative application of a chemical graphene layer in this place gives further temperature decrease. This can be explained by much higher emissivity of graphene layer compared to GO. The shifts of lasing spectral characteristics (in the 880 nm band) as well as changes in chip's deflection connected with GO and graphene applications are also shown.
Selected ways of improving an emitted beam quality of high-power laser diodes (LDs) are proposed in both vertical and horizontal directions. Appropriate heterostructure design leads to a vertical beam divergence reduction to 12º (FWHM) while simultaneously maintaining a high power conversion efficiency of LDs. In turn, the spatial stabilization of an optical field distribution in the junction plane results in horizontal beam profile stabilization as a function of the device drive current. This spatial stabilization (with preferred high-order lateral modes) is forced by ion-implanted lateral periodicity built into the wide-stripe waveguide of a LD.
PL
Przedstawione zostały wybrane przykłady poprawy jakości wiązki promieniowania diod laserowych (DL) dużej mocy w płaszczyźnie prostopadłej do złącza (pionowej) i w płaszczyźnie złącza (poziomej). Odpowiedni projekt heterostruktury umożliwia ograniczenie rozbieżności wiązki w płaszczyźnie pionowej do 12º przy utrzymaniu wysokiej sprawności energetycznej DL. Z kolei stabilizacja pola optycznego w płaszczyźnie złącza wymuszona przez strukturę periodyczną wbudowaną w szerokopaskowy światłowód heterostruktury laserowej prowadzi do stabilizacji profilu wiązki w płaszczyźnie poziomej w funkcji poziomu wysterowania przyrządu. Ta struktura periodyczna (preferująca wysokie mody boczne) jest formowana techniką implantacji jonów.
Niska stabilność wiązki optycznej emitowanej przez lasery półprzewodnikowe wysokiej mocy w znaczący sposób ogranicza ich stosowalność w precyzyjnych układach. W artykule przedstawiono wyniki modelowania numerycznego oraz eksperymentalne charakterystyki diod laserowych, w których uzyskano emisję wiązki optycznej o podwyższonej stabilności.
EN
Poor stability of the beam emitted by high-power laser diodes limits their applicability in high-precision systems. In this paper, the laser diodes which emit a beam of better quality are presented. The numerical and experimental results are shown.
Zaprezentowane zostały zmiany parametrów optycznych i elektrycznych diod podczas długotrwałej pracy: zmniejszenie mocy wyjściowej, zwiększenie prądu progowego jak i zmiana długości fali emisji - dla diod na pasmo 880 nm w kierunku fal krótszych oraz dla diod na pasmo 808 nm w kierunku fal dłuższych.
EN
The following changes in optical and electrical parameters for diodes during long-term operation are presented: reduction in the output power, increase in the threshold current and change in the emission wavelength for diodes emitting at 880 nm towards shorter wavelengths and for diodes emitting at 808 nm towards longer wavelengths.
7
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.
8
Dostęp do pełnego tekstu na zewnętrznej witrynie WWW
Przedstawiono zmianę charakterystyk mocowo-prądowych i spektralnych diod laserowych (DL) pracujących w paśmie 808 nm podczas trwania testów starzeniowych. Ujawniono zmiany zachodzące w obrębie paska (obszaru) aktywnego poprzez obserwacje elektroluminescencji przez okno wytrawione w n-kontakcie. Zauważono, że defekty w pasku aktywnym dla wszystkich diod propagują się pod kątem 45 ° do kierunku rezonatora. Uzyskano lepszą wydajność mocy optycznej dla DL montowanych na podkładkach CuC w porównaniu z DL montowanymi bezpośrednio na chłodnicy Cu. Stwierdzono, że o długości życia diod laserowych decydują przede wszystkim jakość wykonania lusteroraz technologia wprowadzającego naprężenia montażu chipów na chłodnicach a nie zastosowanie podkładki.
EN
In this paper changes in light vs. current (L-C) and in spectral characteristics of laser diodes (LDs) emitting at 808 nm band, being performed while aging tests, are shown. The electroluminescence observations made by etched window in n-contact revealed the changes in the active stripe (region). It is significant that defects in the active stripe for all diodes are propagated at 45 ° angle measured from the direction of laser resonator. Better optical power efficiency was obtained for LDs mounted at CuC heat spreader than for those mounted directly at Cu heat sink. It was found out that the lifetime of LDs are not limited by using heat spreader but mainly by the quality of performance of laser mirrors and the technology of mounting laser chips which induce the strains.
9
Dostęp do pełnego tekstu na zewnętrznej witrynie WWW
The emitted beam far field (FF) distributions of phase-locked semiconductor laser arrays (PLA) made them an interesting candidate for high-brightness light sources. Variations of geometrical parameters of PLA have great influence on their far-field characteristics. This paper presents a review of FF distribution variations induced by such parameters as width and number of active stripes as well as stripe spacing. We also present a description of predicting an operation mode of designed PLA and some limitations in designed geometry of high-brightness PLA are shown as well.
Celem pracy było zbadanie przyczyn degradacji laserów mocy i ich związku z wykonywaniem poszczególnych operacji technologicznych (processing, montaż, napylanie luster) na degradację diod na pasmo 880 nm. Dla badanych diod o długości ich życia decydowały przede wszystkim poprawność wykonania luster oraz wprowadzający naprężenia montaż. Praca posłużyła do modernizacji technologii wytwarzania diod laserowych celem zwiększenia zysku.
EN
The influence of following technology processes (such as: wafer processing, montage, mirror deposition) on degradation of laser diodes emitting at 880 nm band was studied. Those investigations helped to improve technology of laser diode production.
W pracy przeanalizowano przesuwanie się charakterystyk spektralnych w diodach laserowych (DL) z różną rezystancją termiczną (R1), a także zmianę ich charakterystyk mocowo-prądowych na różnych etapach montażu. Mierzono wzrost temperatury złącza DL podczas przyłożonego impulsu prądowego poprzez dynamiczne (z rozdzielczością czasową) pomiary spektralne przy pomocy kamery ICCD. Porównano przesunięcia widm DL w czasie trwania impulsu o długości l ms w pomiarach dynamicznych i przesunięcia widm w czasie pomiarów przy stałej repetycji i zwiększającym się czasie trwania impulsu w zależności od wartości R1. Wyniki te posłużyły do opracowania metody oceny jakości montażu na etapie pomiarów impulsowych.
EN
In this paper, the shift of spectral characteristics measured at a constant rate of bias pulse repetition and various pulse duration for laser diodes (LDs) with different thermal resistances has been presented. The temperature increase of the p-n junction of LDs during the current pulse has been investigated by dynamic (time-resolved) spectral measurements using an ICCD camera. For LDs with a different thermal resistance spectral shift during a 1 ms long pulse in dynamic measurements and in the measurements at a constant rate of pulse repetition with variable pulse duration has been demonstrated.
W pracy proponowana jest metoda określenia, na ile różni się wykonana laserowa heterostruktura epitaksjalna od zaprojektowanej. Jest to sekwencja charakteryzacji (fotoluminescencja, SEM, SIMS), analizy skorygowenego (w stosunku do projektu) na podstawie tych charakteryzacji modelu numerycznego heterostruktury i weryfikacji tego modelu poprzez pomiary wykonanych z heterostruktury diod laserowych. Uzyskanie zbieżności charakterystyk eksperymentalnych z analogicznymi charakterystykami modelu oznacza, że skorygowany model opisuje wykonaną heterostrukturę epitaksjalną.
EN
A method of determination, how much the grown epitaxial laser heterostructure differs from its design is proposed in this work. It is a sequence of characterizations (photoluminescence, SEM, SIMS), analysis of the heterostructure model corrected (with respect to the design) basing on the results of these characterizations and finally the model verification by measurements of laser diodes manufactured from the grown heterostructure. Similarity of analogous characteristics in practical devices and the model is a proof that the corrected model describes the grown heterostructure.
Przedstawiono przesuwanie się charakterystyk spektralnych przy stałej repetycji i wydłużającym się czasie impulsu dla diod laserowych różniących się rezystancją termiczną. Zarejestrowano wzrost temperatury złącza DL po włączeniu impulsu prądowego poprzez dynamiczne (z rozdzielczością czasową) pomiary spektralne przy pomocy kamery ICCD. Stwierdzono, że czym większe przesunięcie charakterystyk spektralnych w czasie trwania impulsu o długości 1 ms w pomiarach dynamicznych tym większe przesunięcie charakterystyk spektralnych w czasie pomiarów przy stałej repetycji i zwiększającym się czasie trwania impulsu i tym większa rezystancja termiczna DL. Przy pomocy kamery termowizyjnej sprawdzono temperaturę diody przy pracy ciągłej w płaszczyźnie równoległej do luster. Widoczne miejsca gorące odpowiadają obniżeniom intensywności w profilu NF.
EN
In this paper, the shift of spectral characteristics measured at the constant pulse repetition and various pulse duration for laser diodes with various thermal resistances has been presented. Temperature increase of LD's p-n junction during current pulse was investigated by dynamic (time-resolved) spectral measurements using ICCD camera made. It has been demonstrated that LDs with larger thermal resistance have larger spectral shift during 1 ms long pulse in dynamic measurements and in the measurements at a constant pulses repetition with variable pulse duration. Measurements by thermal camera show diode temperature distributions in mirror plane during continuous operation. The hot spots revealed by thermal camera correspond with lower intensity points in near field distributions.
Montaż diod laserowych wprowadza naprężenia do warstwy aktywnej chipu laserowego, zmieniając jej parametry elektrooptyczne. Dla ich charakteryzacji w ramach niniejszego opracowania badano charakterystyki mocowo--prądowe, spektralne promieniowania laserowego, nisko-prądowe I-V oraz charakterystyki promieniowania spontanicznego poniżej progu dla samego chipu i po każdym etapie montażu. Diody montowano do chłodnic w próżni i w atmosferze azotu przy użyciu lutowia miękkiego (In), a także przy zastosowaniu lutowia twardego (eutektycznego AuSn). W drugim przypadku chipy lutowano do miedzianej chłodnicy bezpośrednio i z zastosowaniem przekładki diamentowej. Stosowane lutowie AuSn było w postaci folii, jak również w postaci cienkich warstw Au i Sn lub stopu eutektycznego AuSn napylanych na chłodnicę lub przekładkę diamentową. Na każdym etapie montażu w diodach obserwowano różne naprężenia w zależności od zastosowanej metody. Sprawdzono również skuteczności procesów termicznej relaksacji naprężeń w diodach wykonanych poprzez wygrzewanie.
EN
Mounting of laser diodes (LDs) introduces strains into LD's heterostructures, affecting their electro-optical parameters. In this paper, for the strain characterization various device characteristics, such as light-current, low current I-V, spectral characteristics above and below lasing threshold have been investigated, after each step of the mounting process. Diodes have been soldered in vacuum or in N2 atmosphere, using soft (In) and hard solder (eutectic AuSn). In the second case laser chips have been mounted on Cu heat sinks directly or using a diamond heat-spreaders between a chip and Cu heat sink. Various kinds of AuSn solder alloy have been used such as a perform foil or evaporated on the heat sink or the heat-spreader thin films of Sn and Au or sputtered eutectic AuSn layers. At each step of the mounting process LDs featured different strain magnitudes, depending on the mounting method (as mentioned above). Effectiveness of the strains relaxation by LDs after-mounting heating sequence has been investigated as well.
JavaScript jest wyłączony w Twojej przeglądarce internetowej. Włącz go, a następnie odśwież stronę, aby móc w pełni z niej korzystać.