條形激光器可以在Y方向上對(duì)注入電流進(jìn)行限制,也可以對(duì)光起到限制作用。從而降低閾值電流。常見(jiàn)的三種條形激光器:
三種條形的區(qū)別是:第一個(gè)直接采用介質(zhì)膜做出條形金屬接觸形狀。
第二個(gè)是挖掉一部分P砷化鎵接觸層,但是離量子阱還有點(diǎn)距離。
第三個(gè)是直接挖到N砷化鎵,然后填充介質(zhì)膜,把發(fā)光有源層都埋進(jìn)去。
條形結(jié)構(gòu)對(duì)電流的現(xiàn)在作用是顯而易見(jiàn)的,但是對(duì)光的限制,可能有點(diǎn)繞。
條形結(jié)構(gòu)就是想在芯片的Y方向上,也做出類似x方向的波導(dǎo)結(jié)構(gòu)出來(lái)。電極條看起來(lái)似乎沒(méi)有波導(dǎo)。
其實(shí)由于電流的限制形成了載流子濃度在y方向上的不均勻,從而造成了復(fù)數(shù)折射率的不均勻,也就是說(shuō)增益本身就可以使它的中間部分產(chǎn)生波導(dǎo)作用,稱為增益導(dǎo)引,由于折射率引起的導(dǎo)引稱之為折射率導(dǎo)引,因?yàn)殡娏魇窍驐l形電極的兩邊擴(kuò)散的,一般我們用拋物線來(lái)描述復(fù)數(shù)折射率的變化。
在電極條形中由于折射率的實(shí)數(shù)部分是隨著載流子的濃度的增加而降低的,上圖a中折射率變化實(shí)際是負(fù)的,有一定的反波導(dǎo)作用,但由于增益波導(dǎo)的作用比較強(qiáng),總的效果是對(duì)光仍有限制作用。
增益導(dǎo)引的缺點(diǎn)是他會(huì)造成模式的不穩(wěn)定,因?yàn)楫?dāng)受激發(fā)射發(fā)生以后,載流子會(huì)大量地復(fù)合掉而改變載流子在y方向的分布,從而改變了增益在y方向上的分布,所以一般來(lái)說(shuō)吧,脊條形中光的模式要比在電極條形中的穩(wěn)定。
因?yàn)闂l寬比作用區(qū)寬度大很多,波導(dǎo)的截面是矩形的,激光器諧振腔鏡面上的光強(qiáng)分布,稱之為激光器的近場(chǎng)圖,可以看出,隨著條寬的增加,高次模開始出現(xiàn),并逐漸增多。如下圖
實(shí)際中更多的采用是第二種條形結(jié)構(gòu),因?yàn)榈谌N刻蝕起來(lái)有點(diǎn)麻煩,需要刻蝕量子阱層,這就要和P砷化鎵分開刻蝕,采用第二道工藝,帶來(lái)設(shè)備成本和工藝成本,且可能破壞量子阱區(qū)域的晶格結(jié)構(gòu)等,帶來(lái)不穩(wěn)定因素。
原文標(biāo)題:激光器芯片的條形結(jié)構(gòu)
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