Эффекты переключения мод в AlGaAs/InGaAs/GaAs полупроводниковых лазерах и интегрально-оптические модуляторы мощного излучения на их основе тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 01.04.10, кандидат физико-математических наук Подоскин, Александр Александрович

• Подоскин, Александр Александрович
• кандидат физико-математических наук
• 2012

Оглавление диссертации кандидат физико-математических наук Подоскин, Александр Александрович

Оглавление

Введение

Глава 1 Обзор литературных источников. Методы модуляции излучения

полупроводниковых лазеров

Введение

§1.1 Оптические свойства полупроводников

§1.2 Методы модуляции выходной оптической мощности полупроводниковых

лазеров

§1.3 Нелинейность ватт-амперной характеристки в мощных лазерах и ее

причины

Глава 2 Замкнутая мода в мощных полупроводниковых лазерах полосковой

конструкции

§2.1 Исследования излучательных характеристик полупроводниковых лазеров

в режиме срыва генерации мод Фабри-Перо резонатора

§2.2 Исследование условий работы лазеров полосковой конструкции

2.2.1 Спектры электролюминесценции квантоворазмерной активной области в спонтанном режиме

2.2.2 Исследование спектров поглощения пассивных частей мощных полосковых лазеров

2.2.3 Исследование спектров усиления активных полосков мощных полосковых лазеров

§2.3 Теоретический анализ пороговых условий для замкнутой моды в

полосковых лазерах

§2.4 Экспериментальный анализ пороговых условий генерации замкнутой

моды в полупроводниковых лазерах с резонатором Фабри-Перо

§2.5 Методы управления переключением мод Фабри-Перо и замкунтой в

полупроводниковом лазере полосковой конструкции

Глава 3 Моделирование режимов генерации и конкуренции модовых структур в

мощных полупроводниковых лазерах полосковой конструкции

§3.1 Общий подход к анализу процессов генерации и конкуренции модовых

структур в полосковом лазере

§3.2 Моделирование режимов прямой модуляции тока накачки мощного лазера

полосковой конструкции в одномодовом приближении

§3.3 Моделирование случая двух конкурирующих модовых структур

§3.4 Моделирование модуляции мощности моды Фабри-Перо резонатора

методом токовой инжекцией в пассивную часть лазерного кристалла

§3.5 Моделирование модуляции мощности моды Фабри-Перо резонатора

методом приложения обратного смещения к пассивной части лазерного

кристалла

3.5.1 Моделирование сопротивления и токов секции управления

3.5.2 Моделирование влияния квантово-размерного эффекта Штарка

3.5.3 Результаты моделирования: оценка скоростей процесса переключения модовых структур и задержек

Глава 4 Экспериментальные результаты модуляции

§4.1 Экспериментальная методика

§4.2 модуляция мощности моды Фабри-Перо методом прямой токовой

инжекцией в секцию управления

§4.3 модуляция мощности моды Фабри-Перо приложением обратного

смещения к секции управления

§4.4 Исследование и оптимизация режимов управления обратным смещением.. 122 §4.5 Исследование режимов модуляции приложением обратного смещения к

секции управления при повышенных токов накачки секции усиления

Заключение

Список литературы

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Эффекты переключения мод в AlGaAs/InGaAs/GaAs полупроводниковых лазерах и интегрально-оптические модуляторы мощного излучения на их основе»

Введение

Актуальность разработки источников мощного модулированного излучения обусловлена широким спектром их применений. В частности, в системах навигации и мониторинга, в радиолокационных комплексах на основе фазированных антенных решеток, в системах беспроводной передачи информации и контроля состояния окружающей среды требуются компактные источники мощного модулированного лазерного излучения. Специфика подобных систем налагает высокие требования по компактности, энергетической эффективности и простоты осуществления модуляции.

Полупроводниковые лазеры на основе двойных гетероструктур раздельного ограничения со сверхнизкими оптическими потерями продемонстрировали высокие характеристики по мощности и энергоэффективности: КПД 74% и более 16Вт выходной оптической мощности [1,2]. При этом ряд физических явлений, возникающих при работе лазеров полосковой конструкции, позволяет реализовать интегрально-оптическую конструкцию лазера-модулятора. К таким явлениям, в частности, относится возникновение в лазерном кристалле мощного Фабри-Перо лазера новых модовых структур с высокой добротностью. Такие модовые структуры охватывают весь кристалл полоскового полупроводникового лазера, испытывая при распространении полное внутреннее отражение от всех четырех сколов лазерного кристалла.

Пороговый характер этих явлений позволяет реализовать переключение генерации между модой резонатора Фабри-Перо резонатора и высокодобротной замкнутой модой за счет изменения условий распространения замкнутой моды в кристалле. Изменения условий распространения замкнутой моды и, соответственно, пороговых условий возможно реализовать за счет изменения поглощения на линии генерации замкнутой моды в пассивной части лазерного кристалла.

Таким образом, задача исследования особенностей работы лазеров полосковой конструкции и явлений переключения модовых структур является актуальной как с научной, так и с практической точек зрения.

Цель диссертационной работы заключалась в исследовании процессов взаимодействия модовых структур резонатора Фабри-Перо и замкнутой в мощных полупроводниковых лазерах полосковой конструкции на основе двойных гетероструктур раздельного ограничения и создании модулятора мощного

лазерного излучения на основе явления конкуренции модовых структур резонатора Фабри-Перо и замкнутой.

Для достижения поставленной цели решался следующий комплекс задач:

1. Исследование явления обратимого срыва генерации моды Фабри-Перо мощных многомодовых лазеров полосковой конструкции на основе квантово-размерных, асимметричных АЮаАзЛпОаАэ/ОаАз гетероструктур раздельного ограничения.

2. Исследование условий распространения излучения модовых структур Фабри-Перо резонатора и замкнутой в кристаллах мощных полупроводниковых лазеров полосковой конструкции.

3. Исследование спектрального состава и пространственной конфигурации модовых структур Фабри-Перо резонатора и замкнутой в кристаллах полупроводниковых лазеров полосковой конструкции.

4. Исследование механизмов управления условиями распространения излучения в кристаллах полупроводниковых лазеров и возможности реализации интегрально-оптического модулятора мощного излучения на основе принципа переключения генерации между модами Фабри-Перо и замкнутой.

Представляемые к защите научные положения.

1. В Фабри-Перо лазерах на основе асимметричных гетероструктур с низкими внутренними оптическими потерями генерация моды Фабри-Перо может подавляться за счет включения новых модовых структур, характеризующихся меньшим значением порогового модального усиления .

2. Порог генерации замкнутой моды в Фабри-Перо лазерах полосковой конструкции определяется снижением межзонного поглощения пассивной области в результате заполнения энергетических зон фотогенерированными носителями заряда и сужением ширины запрещенной зоны квантово-размерной области усиления относительно края фундаментального поглощения за счет кулоновского взаимодействия инжектированных носителей заряда и теплового разогрева.

3. Модуляция выходного излучения непрерывно накачиваемой секции усиления интегрально-оптического модулятора возможно за счет переключения генерации между модами Фабри-Перо резонатора и замкнутой в результате изменения пороговых условий только для замкнутой моды.

4. Обратимое переключение со стационарного режима генерации моды Фабри-Перо на замкнутую моду происходит в результате инжекции носителей заряда в секцию управления вследствие снижения потерь для замкнутой моды на межзонное поглощение в секции управления интегрально-оптического модулятора. Обратимое переключение со стационарного режима генерации замкнутой моды на генерацию моды Фабри-Перо происходит вследствие увеличения оптических потерь на

межзонное поглощение в секции управления внешним электрическим полем за счет квантово-размерного эффекта Штарка.

Научная новизна.

1. Продемонстрирована связь замкнутой моды с процессом генерации моды Фабри-Перо резонатора в мощных полупроводниковых лазерах полосковой конструкции. Показано, что мода Фабри-Перо может подавляться за счет включения новых модовых структур с высокой добротностью.

2. Выполнение пороговых условий генерации замкнутой моды в лазерах полосковой конструкции связано с величиной рассогласования спектров усиления в активном полоске (прокачиваемом током) и поглощения в пассивной части лазера (не прокачиваемой током).

3. Смещение спектра усиления в активном полоске в длинноволновую область определяется температурным разогревом активной области, а также эффектами, связанными с возрастанием концентрации носителей заряда в квантовой яме (экранировка атомных потенциалов и внутризонное рассеяние носителей заряда [3]).

4. Показано, что положение линии генерации замкнутой моды определяется фундаментальным краем спектра поглощения материала активной области лазерной гетероструктуры и смещено в длинноволновую область относительно линии генерации моды Фабри-Перо.

5. Экспериментально продемонстрирована возможность изменения модового состава излучения интегрально-оптического модулятора за счет спектрально и пространственно селективного управления оптическими потерями замкнутой моды.

Практическая ценность:

1. Предложен новый принцип модуляции мощного лазерного излучения в мощных полупроводниковых лазерах полосковой конструкции: переключение между модовыми структурами с различными оптическими потерями на выход.

2. Предложена конструкция интегрально-оптического модулятора мощного лазерного излучения, включающая секцию усиления с непрерывной накачкой и секцию управления, электрически изолированную и оптически связанную с секцией усиления. Предложено два способа переключения генерации между модами Фабри-Перо и замкнутой. При стационарной генерации моды Фабри-Перо за счет уменьшение поглощения замкнутой моды в секции управления инжектируемыми носителями заряда. При стационарной генерации замкнутой моды за счет

увеличения поглощения замкнутой моды при приложении поля к квантово-размерной активной области секции управления.

3. Сформулированы условия переключения генерации между модами Фабри-Перо и замкнутой - на основании соотношений пороговых условий для мод Фабри-Перо и замкнутой. Определены зависимости пороговых условий генерации мод Фабри-Перо и замкнутой для различных параметров лазерного кристалла.

4. На основе квантово-размерной AlGaAs/GalnAs/GaAs гетероструктуры раздельного ограничения (со сверхтолстым волноводом) разработана конструкция интегрально-оптического модулятора мощного лазерного излучения моды Фабри-Перо.

5. Продемонстрировано переключение 6Вт выходной оптической мощности с фронтом 1нс методом прямой токовой накачки пассивной части лазерного кристалла полоскового лазера с эффективностью модуляции по току ЗОВт/А; переключение 10Вт с фронтом ЗООпс при приложении обратного смещения к пассивной части лазера.

Приоритет результатов. В диссертации впервые рассмотрена возможность создания интегрально-оптического модулятора излучения мощного полупроводникового лазера полосковой конструкции на основе явления конкуренции мод резонатора Фабри-Перо и замкнутой моды, распространяющейся в кристалле за счет полного внутреннего отражения.

Апробация работы.

Основные результаты докладывались на ряде отечественных и международных конференций:

на Международной конференции «Лазеры. Измерения. Информация», 2009, 2 -4 июня, Санкт-Петербург;

на Конференции «Физика и астрономия», 2010, 26 - 28 октября, Санкт-Петербург; на Конференции «Физика и астрономия», 2011, 26 - 27 октября, Санкт-Петербург; на 2-ом Симпозиуме «Полупроводниковые лазеры: физика и технология», 2010, 10-12 ноября; Санкт-Петербург;

на 8 Белорусско-Российском семинаре «Полупроводниковые лазеры и системы на их основе», 2011, Минск, 17-20 мая.

на конференции «Scientific and applied conf. Opto-nano electronics and renewable energy sources», 2010, Varna, Bulgaria;

на международном симпозиуме «XVIII Int. Symp. on Gas Flow and Chemical Lasers & High Power Lasers», 2010, 30 aug.-3 sept., Sofia, Bulgaria.

Публикации.

По результатам диссертационной работы опубликовано 5 работ, список которых приведен в конце автореферата

Структура и объем диссертации

Диссертация состоит из введения, 4 глав, заключения и списка литературных источников. Количество страниц_145_, в том числе страниц основного текста 84 , _58 рисунков на 49 страницах и 4 таблицы. Список цитированной литературы включает в себя _87_ наименований.

В первой главе приведен обзор литературных источников, посвященных развитию методов модуляции излучения полупроводниковых лазеров, ориентированных на возможность интегрально-оптического исполнения приборов

Во второй главе проведен анализ условий работы мощных полупроводниковых лазеров полосковой конструкции. Показано, что обратимое падение выходной оптической мощности в лазерах полосковой конструкции может быть связано с возникновением в лазерном кристалле новой модовой структуры, работающей на принципе полного внутреннего отражения от всех четырех граней кристалла -замкнутой моды. Проведен теоретический анализ соотношений пороговых условий для мод Фабри-Перо (ФПМ) и замкнутой (ЗМ). Экспериментально проанализированы условия работы мощного полупроводникового лазера полосковой конструкции при возникновении ЗМ.

В третьей главе проведено моделирование процессов конкуренции модовых структур в мощных полупроводниковых лазерах и интегрально-оптических модуляторах на их основе. С помощью системы скоростных уравнений проанализированы динамические эффекты для носителей зарядов и фотонов ЗМ и ФПМ. Установлены закономерности режимов переключения и параметры, определяющие характер конкуренции ФПМ и ЗМ. Проанализированы возможности различных способов модуляции излучения ФПМ.

В четвертой главе проведены экспериментальные исследования режимов модуляции мощного лазерного излучения на основе принципа переключения модовых структур.

Заключение диссертации по теме «Физика полупроводников», Подоскин, Александр Александрович

основные результаты исследований:

1. Установлена связь генерации ЗМ с подавлением ФПМ. Экспериментально показано, что ЗМ является новой модовой структурой, отличной от ФПМ. ЗМ характеризуется высокой добротностью (распространяется во всем кристалле, испытывая полное внутреннее отражение) и линией генерации, смещенной в длинноволновую область относительно линии генерации ФПМ.

2. Продемонстрирована связь пороговых условий генерации ЗМ с положениями спектров усиления в активном полоске лазера и поглощения в пассивной части лазерного кристалла. Установлено, что величина рассогласования спектров является определяющей для выполнения пороговых условий генерации ЗМ и обуславливается температурным перегревом квантовой ямы в активном полоске а так же нетемпературными эффектами, связанными с эффектами возрастании концентрации носителей заряда в квантовой яме активного полоска (экранировка атомных потенциалов и внутризонным рассеяние носителей заряда [3]).

3. Продемонстрирована возможность управления переключением генерации ЗМ и ФПМ за счет изменения условий распространения ЗМ в пассивной части лазерного кристалла. Предложено два способа: уменьшение или увеличение поглощения квантовой ямы пассивной части кристалла на линии генерации ЗМ. Уменьшение поглощения достигается за счет накопления носителей заряда при прокачке прямого тока через пассивную часть кристалла. Увеличение поглощения достигается за счет квантово-размерного эффекта Штарка, выражающегося в смещении фундаментального края поглощения при приложении электрического поля к квантовой яме пассивной части кристалла.

4. Разработана интегрально-оптическая конструкция модулятора, позволяющая осуществлять электрически независимое управление оптическими свойствами пассивной части лазерного кристалла при сохранении оптической связи через общий волновод. Продемонстрировано переключение 6Вт выходной оптической мощности с фронтом 1нс методом прямой токовой накачки пассивной части лазерного кристалла полоскового лазера; переключение 10Вт с фронтом ЗООпс при приложении обратного смещения к пассивной части лазера.

Основное содержание диссертации отражено в 5 публикациях:

1. С.О.Слипченко , А.А.Подоскин, Н.А.Пихтин, З.Н.Соколова, А.Ю.Лешко, И.С.Тарасов. Анализ пороговых условий генерации замкнутой моды в полупроводниковых лазерах Фабри—Перо. // ФТП 45 (5), 672 (2011).

2. С.О.Слипченко, А.А.Подоскин, Н.А.Пихтин, А.Л.Станкевич, Н.А.Рудова, А.Ю.Лешко, И.С.Тарасов. Спектры электролюминесценции и поглощения полупроводниковых лазеров с низкими оптическими потерями на основе квантово-размерных гетероструктур ЫОаАз/АЮаАз/ОаАз. // ФТП 45 (5), 682 (2011).

3. С.О.Слипченко , А.А.Подоскин, Д.А.Винокуров, А.Л.Станкевич, А.Ю.Лешко, Н.А.Пихтин, В.В.Забродский, И.С.Тарасов. Анализ условий срыва генерации мод резонатора Фабри—Перо в полупроводниковых лазерах с полосковым контактом. // ФТП 45 (10), 1431 (2011).

4. С.О.Слипченко, И.С.Шашкин, Л.С.Вавилова, Д.А.Винокуров, А.В.Лютецкий, Н.А.Пихтин, А.А.Подоскин, А.Л.Станкевич, Н.В.Фетисова, И.С.Тарасов. Температурная делокализация носителей заряда в полупроводниковых лазерах. // ФТП 44 (5), 688 (2010).

5. А.Н.Петрунов, А.А.Подоскин, И.С.Шашкин, С.О.Слипченко, Н.А.Пихтин, Т.А.Налет, Н.В.Фетисова, Л.С.Вавилова, А.В.Лютецкий, П.А.Алексеев, А.Н.Титков, И.С.Тарасов. Импульсные полупроводниковые лазеры с повышенной оптической прочностью выходных зеркал резонатора // ФТП 44 (6), 817 (2010).

В заключение автор выражает благодарность научным руководителям И.Н. Арсентьеву и С.О. Слипченко, а так же руководителю лаборатории И.С. Тарасову за повседневное руководство, обсуждение и помощь в определении приоритетных направлении исследований. Сотрудникам технологчиеских групп Д.А. Винокурову, А.Л. Станкевичу, А.Ю. Лешко, H.A. Рудовой, Т.Н. Дрокиной - за проведение работы по изготовлению гетероструктур, постростовому процессированию и изготовлению исследовательских образцов лазерных излучателей и модуляторов на их основе, а так же A.B. Рожкову за неоценимую помощь в проведении измерений и исследований модуляционных характеристик.

Заключение

Список литературы диссертационного исследования кандидат физико-математических наук Подоскин, Александр Александрович, 2012 год

Список литературы

[1] С.О. Слипченко, Д. А. Винокуров, Н.А. Пихтин , З.Н. Соколова, А.Л.Станкевич, И.С. Тарасов, Ж.И. Алферов, «Сверхнизкие внутренние оптические потери в квантово-размерных лазерных гетероструктурах раздельного ограничения», ФТП, т.38, 1477 (2004).

[2] N.A. Pikhtin, S.O. Slipchenko, Z.N. Sokolova, A.L. Stankevich, D.A. Vinokurov, I.S. Tarasov, Zh. I. Alferov. «16 W continuous-wave output power from 100 m-aperture laser with quantum well asymetric heteroctructure», Electronics letters, vol.40, 1413 (2004).

[3] L.A. Coldren , S.W. Corzine. «Diode lasers and integrated photonic curcuits», «John Wiley & sons», New York, (1995).

[4] W. Franz, Z. Naturforsch. vol. 13a, 484 (1958).

[5] L.V. Keldysh, «The effect of a strong electric field on the optical properties of insulating crystals», Soviet Phys. JETP, vol. 34, 788-790 (1958).

[6] D.A.B. Miller, D.S. Chemla, S. Shmitt-Rink, «Relation between electroahsorbtion in bulk semiconductors and qantum wells: The qantum-confined Franz-Keldysh effect», Phys. Rev. B, vol. 33, 6976-6982 (1986).

[7] H. Shen, F.H. Pollak, «Generalised Franz-Keldysh theory of electromodulation», Phys. Rev. B, vol. 42, 7097-7102 (1990).

[8] Т.Н. Wood, C.A. Burrus, D.A.B. Miller, D.S. Chemla, T.C.Damen, A.C. Gossard, W.Wiegmann, «High speed optical modulation with GaAs/GaAlAs quantum wells in p-i-n diode structure», Appl. Phys. Lett., vol. 44, 16-18 (1984).

[9] D.A.B. Miller, D.S. Chemla, T.C.Damen, A.C. Gossard, W.Wiegmann, Т.Н. Wood, C.A. Burrus, «Band-edge electroabsorbtion in quantum well structures: the quantum-confined Stark effect», Phys. Rev. Lett., vol. 53, 2173-2176 (1984).

[10] D.A.B. Miller, D.S. Chemla, T.C.Damen, A.C. Gossard, W.Wiegmann, Т.Н. Wood, C.A. Burrus, «Electric field dependence of optical absorbtion near the band gap of quantum well structures», Phys. Rev. B, vol. 32, 1043-1062 (1985).

[11] S. Shmitt-Rink, D.S. Chemla, D.A.B. Miller, «Linear and nonlinear optical properties of semiconductor quantum wells», Adv. Phys., vol. 38, 89-188 (1989).

[12] S.L. Chuang, S. Shmitt-Rink, D.A.B. Miller, D.S. Chemla, «Exiton Green's-function approach to optical absorbtion in quantum well with an applied electric field», Phys. Rev. B, vol. 43, 1500-1509 (1991).

[13] M. Shinada, S. Sugano, «Interband optical transitions in extremely anisotropic semiconductors, I: Bound and unbound exiton absorbtion», J. Phys.Soc. Jpn., vol. 21, 1936-1946(1991).

[14] Л.Д. Ландау, E.M. Лифшиц, «Теоретическая физика», т.8, «Наука», М. (1982).

139

[15] Т. Hiroshima, «Electric field induced refractive index change in GaAs-AlxGai-iAs quantum wells», Appl. Phys. Lett., vol. 50, 968-970 (1987).

[16] F. Stern, « Dispersion of the index of refraction near the absorption edge of semiconductors», Phys. Rev., vol. 133, 1653-1664 (1964).

[17] N. Susa, T. Nakahara, « Enhancement of change in the refractive index in an asymmetric quantum well», Appl. Phys. Lett., vol. 60, 2457-2459 (1992).

[18] J.S. weiner, D.A.B. Miller, D.S. Chemla, « Quadratic electro-optic effect due to the quantum-confined Stark effect», Appl. Phys. Lett., vol. 50, 842-844 (1987).

[19] D. S. Chemla, D.A.B. Miller, P.W. Smith, A.C. Gossard, W. Wiegmann, «Room temperature excitonic nonlinear absorption and refraction in GaAs/AlGaAs multiple quantum well structures», IEEE J. Quantum Electron., vol. 20, p. 265-275 (1984).

[20] Frenkel J.I., « On the transformation of light into heat in solids», Phys. Rev., vol. 37, 17-44 (1931).

[21] «Экситоны», под ред. Э.И.Рашба, М.Д.Стерджа, «Наука», М. (1985).

[22] R. Dingle, W. Wiegmann, С.Н. Henry, « Quantum states of confined carriers in very thin AlxGat_xAs-GaAs-AlxGai.xAs heterostructures», Phys. Rev. Lett., vol. 33, 827-830 (1974).

[23] S.L. Chuang, «Physics of optoelectronic devices», «John Wiley & sons», New York, (1995).

[24] R. J. Elliot, «Intensity of optical absorbtion by exitons », Phys. Rev., vol. 108, 1384-1389(1963).

[25] J.D. Dow, D. Redfield, «Electroabsorbtion in semiconductors: The exitonic absorbtion edge», Phys. Rev. B, vol. 1, 3358-3371 (1970).

[26] M. Fuageron, M. Tran, F. Lelarge, M. Chtioui, Y. Robert, E. Vinet, A. Enard, J. Jacquet, F. Van Dijk, «High-power, low RIN 1.55-jam directly modulated DFB lasers for analog signal transmission», IEEE Photon. Techol. Lett., vol. 24, 116-118 (2012)

[27] W. Loh, F.J. O'Donnell, J. J. Plant, M. A. Brattain, L. J. Missaggia, P. W. Juodawlkis, «Packaged, pingh-power, narrow-linewidth slab-coupled optical waveguide external cavity laser (SCOWECL)», IEEE Photon. Technol. Lett., vol. 23, 974-976 (2011)

[28] J. R. Burie, G. Beuchet, M. Mimoun P. Pagnod-Rossiaux, B. Ligat, J.C. Bertreux, J.M. Rousselet, J. Dufour, P. Rougeolle, F. Laurelle, «Ultrahigh power, ultralow RIN up to 20 GHz 1.55-jam DFB AlGalnAsP laser for analog applications», Proc. ofSPIE, vol. 7616, 76160Y (2010).

[29] Д.Ф. Зайцев, «Основы нанофотоники», «АКТЕОН», М., (2011).

[30] A. Frommer, S. Luryi, D. T. Nichols, J. Lopata, W. S. Hobson, « Direct modulation and optical confinement factor modulation of semiconductor lasers », Appl. Phys. Lett., 67 1645-1647 (1995).

[31] R. Häring, T. Schmitt, A. Bellancourt, F. Lison, K. Lauritsen, R. Erdmann, W. Kaenders, «10 Wpeak power from a gain-switched picosecond all-semiconductor laser», Proc. ofSPIE, vol. 5707, 302-308 (2005)

[32] A. Klehr, B. Sumpf, K. H. Hasler, J. Fricke, A. Liero, Th. Hoffmann, G. Erbert, G. Tränkle, « High peak power pulse generation with GHz repetition rate using a Q-switched 1060nm DBR tapered laser», Proc. ofSPIE, vol. 7616, 76161J (2010).

[33] X.Wang, G. Erbert, H. Wenzel, B. Eppich, P. Crump, A. Ginolas, J. Fricke, F. Bugge, M. Spreemann and G. Tränkle, « High-power, spectrally stabilized, near-diffraction-limited 970 nm laser light source based on truncated-tapered semiconductor optical amplifiers with low confinement factors», Semicon. Science and Tech., vol. 27, 015010 (2012).

[34] K.H. Hasler, B. Sumpf, P. Adamiec, J. Fricke, H.Wenzel, G. Erbert, G. Tränkle, « Improving the modulation efficiency of high-power distributed Bragg reflector tapered diode lasers», Appl. Phys. B, vol. 102, 43-47 (2010).

[35] D. Jedrzejczyk, O. Brox, F. Bugge, J. Fricke, A. Ginolas, K. Paschke, H. Wenzel, G. Erbert, « High-power distributed-feedback tapered master-oscillator power amplifiers emitting at 1064 nm », Proc. ofSPIE, vol. 7583, 758317 (2010).

[36] D. A. B. Miller, D. S. Chemla, D. J. Eilenberger, P. W. Smith, A. C. Gossard, W.T. Tsang, « Large roomtemperature optical nonlinearity in GaAs/Gai.xAlxAs multiple quantum well structures», Appl. Phys. Lett., vol. 41, 679-681 (1982).

[37] H. Takeuchi, K. Tsuzuki, K. Sato, M. Yamamoto, Y. Itaya, A. Sano, M. Yoneyama, T. Otsuji, « Very High-Speed Light-Source Module up to 40 Gb/s Containing an MQW Electroabsorption Modulator Integrated with a DFB Laser», IEEE J. of Selected Topics in Quantum Electronics., vol. 3, 336-343 (1997).

[38] T. Ido, S. Tanaka, M. Suzuki, M. Koizumi, H. Sano, H. Inoue, « Ultra-high-speed multiple-quantum-well electro-absorbtion optical modulators with integrated weveguides», J. of Lightwave Tech., vol. 14, 2026-2034 (1996).

[39] D. Z. Tsang, J. N. Walpole, Z. L. Liau, S. H. Groves,V. Diadiuk, « Q switching of lowthreshold buriedheterostructure diode lasers at 10 GHz », Appl. Phys. Lett., vol. 45, 204206 (1984).

[40] Y. Kawamura, K. Wakita, Y. Yoshikuni, Y. Itaya, H. Asahi, «Monolithic integration of a DFB laser and an MQW optical modulator in the 1.5 ¡am wavelength range», IEEE J. of Quantum Electronics., vol. QE-23, 915-918 (1987).

[41] H. Kawanishi, Y. Yamauchi, N. Mineo, Y. Shibuya, H. Murai, K. Yamada, H. Wada, «ЕАМ-integrated DFB laser modules with more than 40-GHz bandwidth», IEEE Photon. Technol. Lett., vol. 13, 954-956 (2001).

[42] Y. Luo, P. Cai, C. Sun, B. Xiong, « High-speed AlGalnAs-MQW integrated EA modulator/DFB laser module based on identical epitaxial layer scheme for 40 Gb/s optic fiber communication systems», IEEE International Conf. on Indium Phosphide and Related Materials, WeBl-5 (2007).

[43] W. Kobayashi, K. Tsuzuki, T. Tadokoro, T. Fujisawa, N. Fujiwara, T. Yamanaka, F. Kano, «40-Gb/s Operation of а 1.3-/1.55-цт InGaAlAs Electroabsorption Modulator Integrated With DFB Laser in Compact TO-CAN Package », IEEE J. of Selected Topics in Quantum Electronics., vol. 17, 1183-1190 (2011).

[44] E. Desurvire , C. Kazmierski, F. Lelarge, X. Marcadet, A. Scavenne , F.A. Kish, D.F. Welch, R. Nagarajan, C.H. Joyner, R.P. Schneider Jr., S.W. Corzine, M. Kato, P.W. Evans, M. Ziari, A.G. Dentai, J.L. Pleumeekers, R. Muthiah, S. Bigo, M. Nakazawa, D.J. Richardson, F. Poletti, M.N. Petrovich, S.U. Alam, W.H. Loh, D.N. Payne, «Science and technology challenges in XXIst century optical communications», C. R. Physique, vol. 12, 387-416 (2011).

[45] D.F. Welch, F.A. Kish, S. Melle, R. Nagarajan, M. Kato, С. H. Joyner, J. L. Pleumeekers, R. P. Schneider, Jr., J. Back, A. G. Dentai, V. G. Dominic, P. W. Evans, M. Kauffman, D.J. H. Lambert, S. K. Hurtt, A. Mathur, M. L. Mitchell, M. Missey, S. Murthy, A. C. Nilsson, R. A. Salvatore, M.F. Van Leeuwen, J. Webjorn, M. Ziari, S. G. Grubb, D. Perkins, M. Reffle, D. G. Mehuys, « Large-Scale InP Photonic Integrated Circuits: Enabling Efficient Scaling of Optical Transport Networks», IEEE J. of Selected Topics in Quantum Electronics., vol. 13, 22-31 (2007).

[46] R. Nagarajan, M. Kato, J. Pleumeekers, P. Evans, S. Corzine, S. Hurtt, A. Dentai, S. Murthy, M. Missey, R. Muthiah, R. A. Salvatore, C. Joyner, R. Schneider, Jr., M. Ziari, F. Kish, D. Welch, «InP Photonic Integrated Circuits», IEEE J. of Selected Topics in Quantum Electronics., vol. 16, 1113-1125 (2010).

[47] Д.Ф. Зайцев, «Фотоннокристаллические устройства аналоговой нанофотоники», Антенны IEEEJ. of Selected Topics in Quantum Electronics., вып. 6, 8188 (2008).

[48] J. E. Zucker, T. L. Hendrickson, C. A. Burrus, «Electro-optic phase modulation in GaAsl/AIGaAs quantum well waveguides», Appl. Phys. Lett., vol. 52, 945-947 (1988).

[49] H. Y. Wong, M. Sorel, A. C. Bryce, J. H. Marsh, J. M. Arnold, « Monolithically Integrated InGaAs-AlGalnAs Mach-Zehnder Interferometer Optical Switch Using QuantumWell Intermixing », IEEE Photon. Technol. Lett., vol. 17, 783-785 (2005).

[50] M.N. Islam, R.L. Hillman, D.A.B. Miller, D. S. Chemla, A. C. Gossard, J.H. English, « Electroabsorption in GaAs/AlGaAs coupled quantum well waveguides », Appl. Phys. Lett., vol. 50, 1098-1100 (1987).

[51] S. R. Andrews, С. M. Murray, R. A. Davies, Т. M. Kerr, « Stark effect in strongly coupled quantum wells», Phys. Rev. В, vol. 37, 8198-8204 (1988).

[52] N. Susa and T. Nakahara, « Enhancement of change in the absorption coefficient in aasymmetric quantum well», Appl. Phys. Lett., vol. 60, 2324-2326 (1992).

[53] N. Susa, «Improvement in electroabsorption and the effects of parameter

variations in the threestep asymmetric coupled quantum well», J. Appl. Phys., vol. 73,

932-942 (1993).

[54] H. Feng, J. P. Pang, K. Tada, Y. Nakano, «Large Field-Induced Refractive Index Change without Red Shift of AbsorptionEdge in Five-Step Asymmetric Coupled Quantum Wells with Modified Potential», IEEE Photon. Technol. Lett., vol. 9, 639-641 (1997).

[55] H. Feng, K. Tada, Y. Nakano, « Enhancement of change in the absorption coefficient in aasymmetric quantum well», Appl. Phys. Lett., vol. 71, 2674-2676 (1997).

[56] H. Feng, J. P. Pang, M. Sugiyama, K. Tada, Y. Nakano, « Field-Induced Optical Effect in a Five-Step Asymmetric Coupled Quantum Well with Modified Potential», IEEE J. of Quantum Electronics., vol. 34, 1197-1208 (1998).

[57] A. Bhatnagar, D. W. E. Allsopp, X. Chen, M. P. Earnshaw, W. Batty, «Electrorefraction Associated with Wannier-Stark Localization in Strongly Coupled Three-Quantum-Well Structures», IEEE J. of Quantum Electronics., vol. 36, 702-707 (2000).

[58] M. P. Earnshaw, D. W. E. Allsopp, « Electrooptic Effects in GaAs-AlGaAs Narrow Coupled Quantum Wells», IEEE J. of Quantum Electronics., vol. 37, 897-904 (2001).

[59] R. K. Gug, W. E. Hagston, « Enhancement of the quantum-confined stark effect utilizing asymmetric quantum well structures», Appl. Phys. Lett., vol. 74, 254-256 (1999).

[60] X. Zhi-Xin, J. Xiao-Qing, W. Ming-Hua, «А Quasi-Symmetric Coupled Quantum Well and Its Electric-Optical Properties », Chin. Phys. Lett., vol. 22, 2100-2102 (2005).

[61] X. Zhi-Xin, « A novel coupled quantum well with large negative electrorefractive index change and low absorption loss», Optoelectron. Lett., vol. 3, 0246-0247 (2007).

[62] Д.А.Винокуров, С.А.Зорина, В.А.Капитонов, А.В.Мурашова, Д.Н.Николаев, А.Л.Станкевич, М.А.Хомылев, В.В.Шамахов, А.Ю.Лешко, А.В.Лютецкий, Т.А.Налет, Н.А.Пихтин, С.О.Слипченко, З.Н.Соколова, Н.В.Фетисова, И.С.Тарасов, «Мощные полупроводниковые лазеры на основе асимметричных гетероструктур раздельного ограничения», ФТП, т.39, 388 (2005).

[63] P. Crump, G. Blume, K. Paschke, R. Staske, A. Petrzak, U. Zeimer, S. Einfeldt, A. Ginolas, F. Bugge, K. Hausler, P. Ressel, H. Wenzel, G. Erbert, Proc. of SPIE, vol. 7198, 719814(2009).

[64] C.O. Слипченко, И.С.Шашкин, Л.С.Вавилова, Д.А.Винокуров, А.В.Лютецкий, Н.А.Пихтин, А.А.Подоскин, А.Л.Станкевич, Н.В.Фетисова, И.С.Тарасов, «Температурная делокализация носителей заряда в полупроводниковых лазерах», ФТП, т. 44, 688 (2010)

[65] Н. Wenzel, P. Crump, A. Pietrzak, X. Wang, G. Erbert, G. Trankle. «Theoretical and experimental investigations of the limits to the maximum output power of laser diodes», New Journal of Physics, vol. 12, 085007 (2010).

[66] B. S. Ryvkin, E. A. Avrutin, «Spatial hole burning in high-power edge-emitting lasers: A simple analytical model and the effect on laser performance», J. Appl. Phys., vol. 109, 043101 (2011).

[67] C.O.Слипченко, Д.А.Винокуров, А.В.Лютецкий, Н.А.Пихтин, А.Л.Станкевич, Н.В.Фетисова, А.Д.Бондарев, И.С.Тарасов, «Срыв генерации в мощных полупроводниковых лазерах», ФТП, т.43, 1409 (2009).

[68] G.I. Ryabtsev, T.V. Bezyazychnaya, M.V. Bogdanovich, V.V. Parastchuk, A.I. Yenzhyieuski, L.I. Burov, A.S. Gorbatsevich, A.G. Ryabtsev, M.A. Shchemelev, V.V. Bezotosnyi, K.A. Shore, S. Banerjee. Appl. Phys. B, vol. 90,471 (2008)

[69] A. Komissarov, M Maiorov, S. Todorov, J. Connoly, D. Garbuzov, V. Khalfm, A. Tsekoun. CLEO, vol.32 (2001)

[70] Г.С.Соколовский, М.А.Каталуна, А.Г.Дерягин, В.И.Кучинский, И.И.Новиков, М.В.Максимов, А.Е.Жуков, В.М.Устинов, В.Сиббет, Э.У.Рафаилов, «Аномальные динамические характеристики полупроводниковых лазеров на квантовых точках, генерирующих излучение двух квантовых состояний», ПЖТФ, т.ЗЗ, 9 (2007).

[71] А.Ю.Лешко, А.В.Лютецкий, Н.А.Пихтин, С.О.Слипченко, З.Н.Соколова, Н.В.Фетисова, Е.Г.Голикова, Ю.А.Рябоштан, И.С.Тарасов, «Мощные одномодовые лазерные диоды на основе квантово-размерных InGaAsP/InP-гетероструктур (lambda=1.3-1.6 мкм)», ФТП, т.36, 1393 (2002).

[72] P. Blood, S. Colak, A.I. Kucharka, «Influence of broadening and high-injection effects on GaAs-AlGaAs quantum well lasers», IEEE J. Quantum Electron, vol. 24, 1593, (1988).

[73] S. H. Park, J. I. Shim, K. Kudo, M. Asada, S. Arai, «Band gap shrinkage in GalnAs/GalnAsP/InP multi-quantum well lasers», J. Appl. Phys., vol.72(I), 279 (1992).

[74] D.A. Kleinman, R.C. Miller, «Band-gap renormalization in semiconductor quantum wells containing carriers», Phys. Rev. B, vol.32, 2266-2272 (1985).

[75] A. Tomita, A. Suzuki, «Carrier-induced lasing wavelength shift for quantum well laser diodes», IEEE J. Quantum Electron., vol.23, 1155 (1987).

[76] X. Кейси, M. Паниш, «Лазеры на гетероструктурах», «Мир», М., (1987).

[77] P. Blood, A. I. Kucharska, J.P. Jacobs, К. Griffiths, «Measurement and calculation of spontaneous recombination current and optical gain in GaAs/AlGaAs quantum-well structures», J. Appl. Phys., vol.70, 1144 (1991).

[78] D.S. Chemla, D.A.B. Miller, «Room-temperature excitonic nonlinear-optical effects in semiconductor quantum-well structures», J. Opt. Soc. Am. B, vol.2, 1155 (1985).

[79] J.P. Reithmaier, R.Hoger, H.Riechert, «Experimental evidence for the transition from two- to three-dimensional behavior of excitons in quantum-well structures», Phys. Rev. B, vol.43, 4933 (1991).

[80] J. Hader, J.V. Moloney, S.W. Koch, « Microscopic theory of gain, absorption, and refractive index in semiconductor laser materials-influence of conduction-band nonparabolicity and Coulomb-induced intersubband coupling», IEEE J. Quantum Electron., vol.35, 1878(1999).

[81] J. Stohs, D.J. Bossert, D.J. Gallant, S.R.J. Brueck, «Gain, refractive index change, and linewidth enhancement factor in broad-area GaAs and InGaAs quantum-well lasers» . IEEE J. Quantum Electron., vol.37, 1449(2001).

[82] H.A. Пихтин, А.Ю. Лешко, A.B. Лютецкий, В.Б. Халфин, Н.В. Шувалова, Ю.В. Ильин, И.С. Тарасов, «Двухсекционный InGaAsP/InP Фабри-Перо лазер с 12 нм диапазоном перестройки длины волны», ПЖТФ, т.23, 10 (1997).

[83] П.Г. Елисеев, «Введение в физику инжекционных лазеров», «Наука», М., (1983).

[84] A. Pietrzak, P. Crump, Н. Wenzel, R. Staske, G. Erbert, G. Trankle, «55W peak power from 1100 nm wavelength 60 (j,m broad-area laser diodes enabled by reduced carrier accumulation in the waveguide», Semicond. Sci. Technol., vol.24, 035020 (2009).

[85] C.O. Слипченко, З.Н. Соколова, H.A. Пихтин, K.C. Борщев, Д.А. Винокуров, И.С. Тарасов, «Конечное время рассеяния энергии носителей заряда как причина ограничения оптической мощности полупроводниковых лазеров», ФТП, т.40, 1017-1023 (2006).

[86] К. Зеегер, «Физика полупроводников», «Мир», М., (1977).

[87] В.В. Пасынков, Л.К. Чиркин, «Полупроводниковые приборы», «Высшая школа», М., (1987).