Wyniki wyszukiwania - BazTech

1

Stan badań nad laserami kaskadowymi na zakres średniej podczerwieni w ITE

Bugajski M., Sobczak G., Pierścińska D., Michalak K., Gutowski P., Janus K., Pierściński K., Branas J., Kuzmicz A., Chmielewski K., Sankowska I.

Przegląd Elektrotechniczny

|

2018

|

R. 94, nr 8

35--38

PL

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

Analiza właściwości laserów kaskadowych pod kątem zastosowań w systemach łączności w otwartej przestrzeni

Pierściński K., Pierścińska D., Sobczak G., Mikołajczyk J., Janus K., Gutowski P., Bielecki Z., Bugajski M.

Przegląd Elektrotechniczny

|

2018

|

R. 94, nr 9

1--9

PL

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

Technologia epitaksji z wiązek molekularnych struktur laserów kaskadowych InAlAs/InGaAs/InP na pasmo średniej podczerwieni

Gutowski P., Pierściński K., Karbownik P., Morawiec M., Bugajski M., Sankowska I., Pierścińska D., Serebrennikova O., Pruszyńska-Karbownik E.

Elektronika : konstrukcje, technologie, zastosowania

|

2016

|

Vol. 57, nr 9

14--18

PL

Prezentowana praca zawiera opis opracowania i optymalizacji technologii wzrostu heterostruktur kwantowych laserów kaskadowych emitujących promieniowanie z zakresu 9÷10 µm wykonanych w oparciu o układ materiałowy In0.52Al.0.48As/In0.53Ga0.47As oraz z zakresu 4÷5,5 µm bazujących na naprężonym skompensowanym obszarze aktywnym z In0.36Al.0.64As/In0.68Ga0.32As. Do wzrostu heterostruktur półprzewodnikowych wykorzystano technikę epitaksji z wiązek molekularnych (MBE). Dzięki tej metodzie wytworzono pełne struktury przyrządowe jak również obszary aktywne, przeznaczone do wzrostu falowodów z InP metodą epitaksji z fazy gazowej ze związków metalo-organicznych MOVPE. Przeprowadzono charakteryzację heterostruktur oraz przeprowadzono dyskusję stabilność i powtarzalność wykonanych procesów epitaksjalnych. Pomiary charakterystyk elektrooptycznych kwantowych laserów kaskadowych wykazały pracę impulsową w temperaturach powyżej 300K, co umożliwia zastosowanie ich w układach do detekcji śladowej ilości substancji gazowych.

EN

In this paper we present an optimization of growth process technology of quantum cascade lasers (QCL). Heterostructures were based on a lattice matched active region grown of In0.52Al.0.48As/In0.53Ga0.47As with emitting range of 9÷10 µm or, alternatively, a strain compensated active region of In0.36Al.0.64As/In0.68Ga0.32As emitting in 4÷5,5 µm range. For growing the laser heterostructures, solid state molecular beam epitaxy (MBE) was used. This method allows to grow full laser heterostructures and also the active regions for the regrowth of InP waveguide by metalo-organic vapor phase deposition (MOVPE). The characterization of achieved structures parameters and discussion about the growth processes stability and reproducibility is presented. Electro-optical measurements of the quantum cascade lasers demonstrate their operation in the temperature higher than 300 K in the pulse mode, which gives possibility to use such devices in trace gas sensing.

4

Układy zasilania i sterowania kwantowych laserów kaskadowych

Szabra D., Mikołajczyk J., Bielecki Z., Pierściński K., Pierścińska D., Bugajski M.

Elektronika : konstrukcje, technologie, zastosowania

|

2014

|

Vol. 55, nr 11

50-53

PL

W pracy przedstawiono istotne zagadnienia związane z praktycznym zastosowaniem laserów kaskadowych w układach spektroskopii absorpcyjnej (ang. Laser Absorption Spectroscopy – LAS). Dotyczą one głównie aspektów sterowania ich parametrami w poszczególnych metodach LAS. W praktyce, każda z tych metod narzuca odpowiedni tryb pracy lasera, który jednocześnie generuje potrzebę opracowania dedykowanego układu sygnałów sterujących. Przeprowadzono analizy pracy i badania przykładowych układów zasilania i sterowania laserów kaskadowych. Szczególną uwagę zwrócono na problemy związane z zastosowaniem laserów w układach spektroskopii strat we wnęce optycznej.

EN

The paper presents some issues related to application of quantum cascade laser (QCL) in laser absorption spectroscopy (LAS). The main aspects of QCL control parameters in different LAS methods are disscussed. In practice, these methods influence on desired operating mode of the laser. The requirementas simultaneously generate the specific need for a laser driving signals. Some systems to control QCL were also analyzed and studied. Particular attention was paid to the problems associated with laser pulse driving in cavity enhanced spectroscopy systems.

5

Charakterystyki progowe, wzmocnienie i własności optyczne laserów kaskadowych

Pierściński K., Pierścińska D., Gutowski P., Trajnerowicz A., Karbownik P., Bugajski M.

Elektronika : konstrukcje, technologie, zastosowania

|

2014

|

Vol. 55, nr 11

37-40

PL

Praca ta przedstawia wyniki analizy elektrooptycznej kwantowych laserów kaskadowych zaprojektowanych na pasmo emisji 9–10 μm bazujących na heterostrukturach GaAs/AlGaAs. Charakteryzacja elektrooptyczna laserów kaskadowych obejmuje pomiary charakterystyk LIV (moc optyczna w funkcji prądu, charakterystyki prądowo napięciowe) oraz charakterystyk spektralnych.

EN

This work presents results of electro-optical characterization of Quantum Cascade Lasers, designed to emit in 9–10 μm range, based on GaAs/AlGaAs heterostructures. Electro-optical characterization of QCLs includes measurements of Light- Current –Voltage curves and spectral characteristics.

6

Wpływ profilu interfejsów i zaburzeń grubości warstw w zwierciadłach Bragga na ich własności optyczne

Gaca J., Mazur K., Turos A., Wesołowski M., Wójcik M., Jasik A., Muszalski J., Pierściński K.

Materiały Elektroniczne

|

2013

|

T. 41, nr 1

17--32

PL

Supersieci GaAs/AlAs i AlGaAs/AlAs przeznaczone do wykorzystania jako zwierciadła Bragga otrzymano zarówno metodą epitaksji z wiązek molekularnych MBE, jak i epitaksji z fazy gazowej z użyciem związków metaloorganicznych LP MOVPE. Supersieci te różniły się między sobą grubościami warstw, liczbą powtórzeń warstwy podwójnej (Al)GaAs/AlAs, jak i warunkami technologicznymi w których je wytwarzano. Dla każdej supersieci wyznaczono jej profil składu chemicznego, wykorzystując do tego celu wysokorozdzielczą dyfraktometrię rentgenowską (HRXRD), reflektometrię rentgenowską (XRR) oraz metodę wstecznego rozpraszania jonów (RBS), wspomagane analizą numeryczną. Szczególną uwagę zwracano na profil interfejsów pomiędzy warstwami i odstępstwa od zakładanej grubości warstw. Następnie stosując spektroskopię odbiciową dla każdej supersieci zmierzono spektralną zależność współczynnika odbicia. Pokazano zależność pomiędzy profilem składu chemicznego a zdolnością odbicia tych supersieci. Zidentyfikowano odstępstwa od typowej struktury zwierciadeł Bragga, którą stanowi supersieć o prostokątnym kształcie profilu składu chemicznego i zbadano ich wpływ na zdolność odbiciową tych zwierciadeł.

EN

GaAs/AlAs, and AlGaAs/AlAs superlattices to be used as Bragg mirrors have been grown by means of Molecular Beam Epitaxy (MBE) or Low-Pressure Metal-Organic Vapor-Phase Epitaxy (LP MOVPE) techniques. These superlattices have differed in terms of: the thickness of layers, the number of periods, and growth conditions. The chemical composition profile for each superlattice has been determined by means of High Resolution X-ray Diffraction (HRXRD), X-ray Reflectometry (XRR), as well as RBS characterization techniques, and at the same time a numerical analysis has been performed. Special attention has been paid to the profile of interfaces between succeeding layers and variations in the thickness of layers. Next, Optical Reflectance (OR) has been applied to measure the reflectivity spectra for each sample. It has been shown that there is a strong correlation between the optical reflectivity of DBR mirrors and their chemical composition profile and structural quality. A departure from the designed structure of the DBR has been identified and its influence on the DBR’s reflectivity has been determined.

7

Study of MOCVD growth of InGaAsSb/AlGaAsSb/GaSb heterostructures using two different aluminium precursors TMAl and DMEAAl

Wesołowski M., Strupiński W., Motyka M., Sęk G., Dumiszewska E., Caban P., Jasik A., Wójcik A., Pierściński K., Pierścińska D.

Opto-Electronics Review

|

2011

|

Vol. 19, No. 2

140-144

EN

The antimonide laser heterostructures growth technology using MBE epitaxy is currently well-developed, while MOVPE method is still being improved. It is known that the principal problem for MOVPE is the oxygen and carbon contamination of aluminium containing waveguides and claddings. The solution would be to apply a proper aluminium precursor. In this study we present the results of metal-organic epitaxy of In- and Al-containing layers and quantum well structures composing antimonide lasers devices. Special emphasis was put on the aluminium precursor and its relation to AlGaSb and AlGaAsSb materials properties. The crystalline quality of the layers grown with two different Al precursors was compared, very good structural quality films were obtained. The results suggested a substantial influence of precursors pre-reactions on the epitaxial process. The oxygen contamination was measured by SIMS, which confirmed its dependence on the precursor choice. We also optimised the GaSb substrate thermal treatment to deposit high quality GaSb homoepitaxial layers. Quaternary InGaAsSb layers were obtained even within the predicted miscibility gap, when arsenic content reached high above 10% values. InGa(As)Sb/AlGa(As)Sb quantum wells were grown and their optical properties were characterised by photoluminescence and photoreflectance spectroscopy. Type-I quantum wells showed a fundamental optical transition in the 1.9-2.1 µm range at room temperature. The epitaxial technology of the structures was subjected to an optimisation procedure. The investigated layers and heterostructures can be considered for application in laser devices.

8

Zastosowanie technologii MOCVD w dziedzinie laserów antymonkowych z heterozłączem I-go rodzaju

Wesołowski M., Strupiński W., Pruszyńska-Karbownik E., Motyka M., Sęk G., Wójcik-Jedlińska A., Pierściński K., Pierścińska D.

Elektronika : konstrukcje, technologie, zastosowania

|

2011

|

Vol. 52, nr 10

25-28

PL

Zastosowanie technologii epitaksji MOCVD (Metal-Organic Vapor Phase Epitaxy) w przypadku optoelektronicznych przyrządów półprzewodnikowych otrzymywanych ze związków antymonu napotyka na problem w postaci zanieczyszczenia węglem i tlenem warstw zawierających glin. W związku z powyższym opracowano skuteczną technologię MOCVD struktur przyrządów antymonkowych w przypadkach, gdy nie ma konieczności wprowadzania do warstw atomów tego pierwiastka, jest tak np. w dziedzinie niektórych konstrukcji ogniw termo-foto-woltaicznych oraz detektorów ln(Ga)(As)Sb/GaSb. Odmienne natomiast okoliczności występują w dziedzinie laserów heterozłączowych InGaAsSb/AIGaAsSb/GaSb. W tym przypadku opublikowano dotychczas tylko jeden przypadek działającego lasera, nie udało się przy tym osiągnąć trybu pracy ciągłej. Celem przeprowadzonych badań była weryfikacja trudności tej technologii oraz próba ich pokonania poprzez zastosowanie optymalnego zestawu prekursorów. Przedstawione są wyniki prac nad otrzymywaniem warstw tworzących heterostrukturę oraz wyniki charakteryzacyjne heterostruktur. Porównanie jakości struktur otrzymanych w oparciu o zastosowane prekursory alternatywne DMEAAI (dwu-metylo-amino-diolan-glinu) oraz TEGa (trój-etylek-gaIu) z warstwami wykonanymi przy zastosowaniu prekursorów TMAI (trój-metylek-glinu) oraz TMGa (trój-metylek-galu) wykazało poprawność koncepcji. Pokazane są wyniki symulacji numerycznych uwzględniających problematykę domieszkowania okładek i barier laserów. Umożliwiają one optymalizację projektu struktury dla epitaksji w technologii MOCVD.

EN

The application of the MOCVD (metal organic vapor phase epitaxy) epitaxial growth method to optoelectronic semiconductor devices based on antimony compounds is problematic primary due to the carbon and oxygen contamination of layers containing aluminum. Thus, an effective MOCVD technology for antimonide devices, which do not incorporate atoms of this element in heterostructures, has been established. It concerns some thermophotovoltaic cells or ln(Ga)(As)Sb/GaSb detectors. The situation of InGaAsSb/AIGaAsSb/GaSb heterojunction lasers is dissimilar, since up to this point only one instance of a working laser has been reported; additionally, continuous wave operation has not been shown. The predominant goal of this study has been to verify the technology and to overcome its difficulties by using currently optimal precursors. Both the results of work on the process of obtaining single layers and the characterization results for laser heterostructures are presented. The comparison of the quality of the structures produced using alternative precursors DMEAAI (di-methyl-ethyl-amino-alane) as well as TEGa (tri-ethyl-galium) and the structures obtained with the use of TMAI (tri-methyl-aluminum) and TMGa (tri-methyl-galium) precursors proved the correctness of the concept. Numerical simulations of the laser devices considering the specific barrier and cladding layers doping issue are presented.

9

Techniki charakteryzacji laserów kaskadowych, badanie generacji i transportu ciepła w strukturach

Pierściński K., Pierścińska D., Kosiel K., Szerling A., Bugajski M.

Elektronika : konstrukcje, technologie, zastosowania

|

2011

|

Vol. 52, nr 10

31-34

PL

Kwantowe lasery kaskadowe QCLs (Quantum Cascade Lasers) są obecnie bardzo szybko rozwijającą się grupą laserów półprzewodnikowych emitujących w zakresie średniej podczerwieni (3,5...24 μm), jak i w zakresie terahercowym (1,2...4,9 Thz). Warunkiem koniecznym do zwiększenia wydajności i niezawodności laserów kaskadowych w wyższych temperaturach pracy jest kompleksowa charakteryzacja, zarówno termiczna jak i elektrooptyczna laserów kaskadowych, prowadząca do optymalizacji termicznej struktury. Praca ta przedstawia wyniki analizy struktury modowej i termicznych własności kwantowych laserów kaskadowych GaAs/AlGaAs emitujących w zakresie średniej podczerwieni.

EN

The QCLs are the most advanced class of semiconductor sources operating in the midinfrared wavelengths (3.5 - 24 μm) and also in the terahertz range (1.2 - 4.9 Thz). Complex characterization of devices, thermal, as well as electrooptical, is essential for improving their performance and reliability in high temperature of opertaion. This work presents results of analysis of mode structure and thermal properties of mid-IR QCLs.

10

Struktury detektora podczerwieni na bazie supersieci II rodzaju ze związków InAs/GaSb

Kaniewski J., Jasik A., Regiński K., Sankowska I., Pierścińska D., Pierściński K., Papis E., Wawro A.

Elektronika : konstrukcje, technologie, zastosowania

|

2011

|

Vol. 52, nr 10

18-21

PL

W artykule przedstawiono aktualny stan technologii detektorów podczerwieni na bazie supersieci II-rodzaju ze związków InAs/GaSb. Detektory te wytwarzane są metodą epiaksji z wiązek molekularnych MBE w Instytucie Technologoii Elektronowej (ITE) w Warszawie.

EN

Present state of technology of infrared detectors based on InAs/GaSb type-II superlattice is presented. Detectors of this type are fabricated by molecular beam epitaxy MBE at the Institute of Electron Technology (IET) in Warsaw.

11

Struktura pasmowa i optyczne właściwości supersieci InAs/GaSb

Machowska-Podsiadło E., Jasik A., Pierściński K., Bugajski M.

Elektronika : konstrukcje, technologie, zastosowania

|

2010

|

Vol. 51, nr 10

30-32

PL

W pracy przedstawiono wyniki obliczeń stanów elektronowych w supersieciach II rodzaju wykonane dla trzech próbek, złożonych z 30 sekwencji warstw o grubości nominalnej 8 ML InAs/8 ML GaSb oraz zmierzone dla nich widma luminescencji (PL). Badane supersieci zostały wykonane metodą epitaksji z wiązki molekularnej na podłożu GaSb. Prezentowane widma PL są zgodne z wynikami przedstawionymi w pracy [1]. Krawędź absorpcji badanych supersieci otrzymano na poziomie 4,26 µm. Wyniki eksperymentu porównano z wynikami obliczeń numerycznych, wykonanych metodą opisaną, w pracy [2]. Stany elektronowe supersieci wyznaczono z uwzględnieniem mieszania się stanów dziur ciężkich (HH) oraz dziur lekkich (LH) na powierzchniach międzyfazowych pomiędzy warstwami supersieci. W obliczeniach uwzględniono zjawisko nieparaboliczności pasm, związane z wąską, przerwą energetyczną arsenku indu. Wyniki przeprowadzonych symulacji korespondują z wynikami otrzymanymi na podstawie eksperymentu.

EN

In the work we present the results of the electron states calculation in the type-II superlattices. Calculations were performed for the three samples with the 30 layer sequence with the nominal thickness 8 ML InAs/8 ML GaSb. We also present the photoluminescence (PL) spectra measured for the investigated structures. The superlattices were grown on GaSb substrate with the use of molecular beam epitaxy. The measured PL spectra are in a good agreement with the results presented in the work [1]. The cutt-off wavelength of the investigated superlattices was obtained on the level of 4,26 µm. The experimental results were compared with the results of the numerical calculations which were performed with the use of the method presented in the work [2]. The electron states in the superlattice were calculated taking into account the effect of heavy hole and light hole mixing at the interfaces between InAs and GaSb layers. In the calculations we considered the effect of the nonparabolicity which is the consequence of the narrow InAs band gap. The results of calculation correspond with the results obtained from the experiment.

12

Ultrashort pulses supported by SESAM absorber

Jasik A., Muszalski J., Gaca J., Wójcik M., Pierściński K.

Bulletin of the Polish Academy of Sciences. Technical Sciences

|

2010

|

Vol. 58, nr 4

477-483

EN

We have developed a mode-locked diode-pumped Yb:KYW laser generating nearly band-width limited pulses as short as 101 fs. At 1.1 W absorbed power and 3% transmission output coupler, the laser delivers 150 mW for pulse duration of 110 fs, what corresponds to an efficiency of 14%. It was achieved using semiconductor saturable absorber mirror (SESAM) grown by molecular beam epitaxy. SESAM contains a distributed Bragg reflector (DBR) completed by single quantum well (SQW) playing role of an absorbing layer. The absorbers were crystallized in accordance with the predicted structure parameters under optimised growth conditions. The resonant-like type of structures ensured relatively high enhancement factor due to antireflective properties of SiO2 capping material and a wavelength independence of a group delay dispersion. The optimisation of the growth conditions of both an absorbing layer and DBR structure were widely carried out. Optical reflectance and high resolution X-ray diffraction have been used for characterization and verification of DBR structures. It results in reduction of the nonsaturable absorption in SESAM and self-starting mode-locking of the ultrashort pulses.

13

Effects of composition grading at heterointefaces and layer thickness variations on Bragg mirror quality

Gaca J., Wójcik M., Jasik A., Pierściński K., Kosmala M., Turos A., Abdul-Kaderd A. M.

Opto-Electronics Review

|

2008

|

Vol. 16, No. 1

12-17

EN

GaAs/AlAs Bragg mirrors on GaAs with varied number of layer pairs were grown, by molecular beam epitaxy (MBE), to be applied for semiconductor saturable absorber mirrors (SESAMs) and intensity modulators. Due to the random variation of the growth rate, substrate surface roughness, and interdiffusion at the interfaces, precise control of the growth conditions of deposited layers poses a serious problem. Usually, thickness variations and composition grading at the heterointefaces result in variations of the mirror reflectivity. In this paper, the high resolution X-ray diffraction (HRXRD), optical reflectance, Rutherford backscattering/channelling (RBS), supported by numerical evaluation methods were employed to determine both the exact thickness of each layer and the composition grading at the interface between succeeding layers of GaAs/AlAs-based mirrors. To reduce ambiguity and to speed up the analysis, the rocking curves and RBS spectra were simulated concurrently, using results of one simulation to verify the others. This process was carried out until the best fit between experimental and calculated curves was achieved. The complementary use of both methods results in improved sensitivity and makes the whole process of evaluation of the thickness variation of each layer and the size of the composition grading at the interfaces less time consuming.

14

Thermoreflectance and micro-Raman measurements of the temperature distributions in broad contact laser diodes

Ochalski T. J., Piwoński T., Wawer D., Pierściński K., Bugajski M., Kozłowska A., Maląg A., Tomm J. W.

Optica Applicata

|

2005

|

Vol. 35, nr 3

479-484

EN

In this paper we describe a number of optical techniques suitable for estimation of the semiconductor surface temperature. High spatially resolved thermoreflectance will be shown as a powerful tool to measure temperature distribution at the laser diode front facet. For determination of the absolute value of the front facet temperature we use micro-Raman spectroscopy. Both techniques will be presented as a complementary ways to determine surface temperature distribution on the working laser diode.

15

Dielectric coatings for infrared detectors

Hejduk K., Pierściński K., Rzodkiewicz W., Muszalski J., Kaniewski J.

Optica Applicata

|

2005

|

Vol. 35, nr 3

437-442

EN

The application of plasma enhanced chemical vapor deposition technique to fabricate SiO2/Si3N4 coatings for resonant cavity enhanced photodetector operating in the near-infrared range at 1550 nm is considered. The conditions required to deposit high quality distributed Bragg reflector (DBR) are discussed. Optical properties of dielectric films fabricated are presented. Experimentally observed reflectivity of the mirrors is compared with the one numerically predicted for DBRs.

16

Analysis of mounting induced strain in semiconductor structures by means of spatially resolved optical modulation techniques

Pierściński K., Piwoński T., Ochalski T. J., Kowalczyk E., Wawer D., Bugajski M.

Optica Applicata

|

2005

|

Vol. 35, nr 3

605-610

EN

A wide range of applications of high-power diode lasers is connected with the tendency towards device miniaturization resulting in increased power densities. To manage the thermal load, the chips or arrays of chips (the so-called laser lines or cm-bars) have to be mounted with low thermal resistance on a heat sink of high thermal conductivity. These measures potentially introduce mechanical strain and defects into the semiconductor chips affecting the parameters of laser emission, e.g., spectral position. The ability of optical modulation techniques to monitor spatial strain distribution along the devices was evaluated.

17

Analysis of high-power diode laser thermal properties by micro-Raman spectroscopy

Wawer D., Tomm J. W., Pierściński K., Bugajski M.

Optica Applicata

|

2005

|

Vol. 35, nr 3

555-560

EN

Spatially resolved micro-Raman measurements have been performed to determine temperature distribution over the facet of high power semiconductor diode lasers. This technique is non-invasive and allows one to study the local temperature on the surface of the mirror of semiconductor diode lasers under normal operating conditions. The micro-Raman measurements can also serve as a calibration of absolute temperature for the other contact-less thermometric methods, e.g., thermoreflectance.