<div>
	Исследование усилительных свойств активных областей на основе In0,60Ga0,40As/In0,53Al0,20Ga0,27As сверхрешеток, используемых для вертикально-излучающих лазеров</div>

Копытов Павел Евгеньевич , Андрюшкин Владислав Васильевич, Пирогов Евгений Викторович, Соболев Максим Сергеевич, Бабичев Андрей Владимирович , Шерняков Юрий Михайлович, Максимов Михаил Викторович, Лютецкий Андрей Владимирович , Пихтин Никита Александрович , Карачинский Леонид Яковлевич , Новиков Иннокентий Игоревич, Тиан Си-Конг, Егоров Антон Юрьевич

doi:10.17586/2226-1494-2024-24-5-709-716

2024 , ТОМ 24, НОМЕР 5 ( сентябрь-октябрь )

ISSN 2226-1494 (print), ISSN 2500-0373 (online)

Меню

Публикации

Главный редактор

НИКИФОРОВ
Владимир Олегович
д.т.н., профессор

Партнеры

doi: 10.17586/2226-1494-2024-24-5-709-716

УДК 621.373.826

Исследование усилительных свойств активных областей на основе In_0,60Ga_0,40As/In_0,53Al_0,20Ga_0,27As сверхрешеток, используемых для вертикально-излучающих лазеров

Копытов П.Е., Андрюшкин В.В., Пирогов Е.В., Соболев М.С., Бабичев А.В., Шерняков Ю.М., Максимов М.В., Лютецкий А.В., Пихтин Н.А., Карачинский Л.Я., Новиков И.И., Тиан С., Егоров А.Ю.

Читать статью полностью

Язык статьи - русский

Ссылка для цитирования:

Копытов П.Е., Андрюшкин В.В., Пирогов Е.В., Соболев М.С., Бабичев А.В., Шерняков Ю.М., Максимов М.В., Лютецкий А.В., Пихтин Н.А., Карачинский Л.Я., Новиков И.И., Тиан Си-Конг, Егоров А.Ю. Исследование усилительных свойств активных областей на основе In_0,60Ga_0,40As/In_0,53Al_0,20Ga_0,27As сверхрешеток, используемых для вертикально-излучающих лазеров // Научнотехнический вестник информационных технологий, механики и оптики. 2024. Т. 24, № 5. С. 709–716. doi: 10.17586/2226-1494-2024-24-5-709-716

Аннотация

Введение. Исследованы активные области вертикально-излучающих лазеров спектрального диапазона 1300 нм на основе сверхрешеток In_0,60Ga_0,40As/In_0,53Al_0,20Ga_0,27As. Проведено сопоставление пороговых характеристик лазеров с активными областями на основе сильно механически напряженных квантовых ям In_0,74Al_0,16Ga_0,10As. Метод. Гетероструктура полосковых лазеров с In_0,60Ga_0,40As/In_0,53Al_0,20Ga_0,27As сверхрешеткой получена методом молекулярно-пучковой эпитаксии. Меза-структура полосковых лазеров сформирована методом селективного жидкостного травления с последующим нанесением омических контактов. Формирование полосковых лазеров с различной длиной резонатора выполнено методом ручного скалывания зеркал. Измерение выходных характеристик лазеров проведено в импульсном режиме с использованием калиброванного германиевого фотодиода большой площади, а спектральных характеристик — с помощью спектрофотометра на основе монохроматора. Основные результаты. Достигнутые пороговые характеристики (модальное усиление 40 см^–1, плотность тока прозрачности 650 A/см², внутренние оптические потери 8 см^–1) полосковых лазеров, на основе сверхрешеток In_0,60Ga_0,40As/In_0,53Al_0,20Ga_0,27As с низкой степенью рассогласования кристаллической решетки слоев InGaAs сопоставимы с пороговыми характеристиками лазеров на основе активных областей с сильно механически-напряженными квантовыми ямами In_0,74Al_0,16Ga_0,10As. Характеристические температуры T₀ и T₁ составили 60 К и 87 К для полосковых лазеров с длиной резонатора 1 мм. Повышение частоты малосигнальной модуляции вертикально-излучающих лазеров и их температурной стабильности связано с использованием сильно механически-напряженных In_0,60Ga_0,40As/In_0,53Al_0,20Ga_0,27As сверхрешеток. Обсуждение. Предложенные активные области на основе InGaAs-InP сверхрешеток могут найти применение при разработке вертикальноизлучающих лазеров спектрального диапазона 1300 нм. Результаты работы могут быть реализованы при создании экспериментальных образцов и оптимизации модуляционных параметров вертикально-излучающих лазеров спектрального диапазона 1300 нм.

Ключевые слова: сверхрешетка, вертикально-излучающий лазер, активная область, усиление, арсенид индия-галлия, арсенид индия-алюминия-галлия

Благодарности. Работа выполнена в рамках совместного российско-китайского проекта. Российская сторона благодарит за поддержку Министерство науки и высшего образования Российской Федерации (соглашение о предоставлении из федерального бюджета грантов в форме субсидий № 075-15-2023-579 от 11 августа 2023 года), китайская сторона — National Key R&D Program of China (2023YFE0111200).

Список литературы

Grasse C., Mueller M., Gruendl T., Boehm G., Roenneberg E., Wiecha P., Rosskopf J., Ortsiefer M., Meyer R., Amann M.-C.AlGaInAsPSb-based high-speed short-cavity VCSEL with single-mode emission at 1.3 μm grown by MOVPE on InP substrate // Journal of Crystal Growth. 2016. V. 370. P. 217–220. https://doi.org/10.1016/j.jcrysgro.2012.06.051
Camargo Silva M.T., Sih J.P., Chou T.M., Kirk J.K., Evans G.A., Butler J.K.1.3 μm strained MQW AlGaInAs and InGaAsP ridge-waveguide lasers-a comparative study // Proc. of the SBMO/IEEE MTT-S International Microwave and Optoelectronics Conference. V. 1. 1999. P. 10–12. https://doi.org/10.1109/IMOC.1999.867027
Savolainen P., Toivonen M., Orsila S., Saarinen M., Melanen P., Vilokkinen V., Dumitrescu M., Panarello T., Pessa M. AlGaInAs/InP strained-layer quantum well lasers at 1.3 µm grown by solid source molecular beam epitaxy // Journal of Electronic Materials. 1999. V. 28. N 8. P. 980–985. https://doi.org/10.1007/s11664-999-0208-6
Park M.-R., Kwon O.-K., Han W.-S., Lee K.-H., Park S.-J., Yoo B.-S.All-epitaxial InAlGaAs-InP VCSELs in the 1.3-1.6-μm wavelength range for CWDM band applications // IEEE Photonics Technology Letters. 2006. V. 18. N 16. P. 1717–1719. https://doi.org/10.1109/LPT.2006.879940
Jewell J.,Graham L., Crom M., Maranowski K., Smith J., Fanning T., Schnoes M.Commercial GaInNAs VCSELs grown by MBE // Physica Status Solidi C. 2008. V. 5. N 9. P. 2951–2956. https://doi.org/10.1002/pssc.200779295
Naone R.L., Jackson A.W., Feld S.A., Galt D., Malone K.J., Hindi J.J.Monolithic GaAs-based 1.3 μm VCSEL directly-modulated at 10 Gb/s // Proc. of the Technical Digest. Summaries of papers presented at the Conference on Lasers and Electro-Optics. Postconference Technical Digest (IEEE Cat. No.01CH37170). 2001. P. CPD13-CP1. https://doi.org/10.1109/CLEO.2001.948231
Boehm G.,Ortsiefer M., Shau R., Rosskopf J., Lauer C., Maute M., Köhler F., Mederer F., Meyer R., Amann M.-C.InP-based VCSEL technology covering the wavelength range from 1.3 to 2.0 μm // Journal of Crystal Growth. 2003. V. 251. N 1-4. P. 748–753. https://doi.org/10.1016/S0022-0248(02)02193-0
Hofmann W., Müller M., Wolf P., Mutig A., Gründl T., Böhm G., Bimberg D., Amann M.-C.40 Gbit/s modulation of 1550 nm VCSEL // Electronics Letters. 2011. V. 47. N 4. P. 270–271. https://doi.org/10.1049/el.2010.3631
Grundl T., Debernardi P., Muller M., Grasse C., Ebert P., Geiger K., Ortsiefer M., Bohm G., Meyer R., Amann M.-C.Record single-mode, high-power VCSELs by inhibition of spatial hole burning // IEEE Journal of Selected Topics in Quantum Electronics. 2013. V. 19. N 4. P. 1700913. https://doi.org/10.1109/JSTQE.2013.2244572
Wolf P., Li H., Caliman A., Mereuta A., Iakovlev V., Sirbu A., Kapon E., Bimberg D.Spectral efficiency and energy efficiency of pulse-amplitude modulation using 1.3 μm wafer-fusion VCSELs for optical interconnects // ACS Photonics. 2017. V. 4. N 8. P. 2018–2024. https://doi.org/10.1021/acsphotonics.7b00403
Zhang J., Hao C., Zheng W., Bimberg D., Liu A.Demonstration of electrically injected vertical-cavity surface-emitting lasers with post-supported high-contrast gratings // Photonics Research. 2022. V. 10. N 5. P. 1170–1176. https://doi.org/10.1364/PRJ.447633
Rapp S., Salomonsson F., Streubel K., Mogg S., Wennekes F., Bentell J., Hammar M.All-epitaxial single-fused 1.55 µm vertical cavity laser based on an InP Bragg reflector // Japanese Journal of Applied Physics. 1999. V. 38. N 2S. P. 1261. https://doi.org/10.1143/JJAP.38.1261
Müller M., Grasse C., Amann M.C. InP-based 1.3 μm and 1.55 μm short-cavity VCSELs suitable for telecom- and datacom-applications // Proc. of the 14^th International Conference on Transparent Optical Networks (ICTON). 2012. P. 1–4. https://doi.org/10.1109/icton.2012.6254394
Sirbu A., Caliman A., Mereuta A., Iakovlev V., Suruceanu G., Kapon E.Recent progress in wafer-fused VCSELs emitting in the 1550-nm band // Proc. of the 13^th International Conference on Transparent Optical Networks. 2011. P. 1–4. https://doi.org/10.1109/ICTON.2011.5970822
Novikov I.I., Nadtochiy A.M., Potapov A.Yu., Gladyshev A.G., Kolodeznyi E.S., Rochas S.S., Babichev A.V., Andryushkin V.V., Denisov D.V., Karachinsky L.Ya., Egorov A.Yu., Bougrov V.E.Influence of the doping type on the temperature dependencies of the photoluminescence efficiency of InGaAlAs/InGaAs/InP heterostructures // Journal of Luminescence. 2021. V. 239. P. 118393. https://doi.org/10.1016/j.jlumin.2021.118393
Blokhin S.A.,Babichev A.V., Gladyshev A.G., Karachinsky L.Ya., Novikov I.I., Blokhin A.A., Bobrov M.A., Maleev N.A., Andryushkin V.V., Denisov D.V., Voropaev K.O., Zhumaeva I.O., Ustinov V.M., Egorov A.Yu., Ledentsov N.N.High power single mode 1300-nm superlattice based VCSEL: Impact of the buried tunnel junction diameter on performance // IEEE Journal of Quantum Electronics. 2022. V. 58. N 2. P. 2400115. https://doi.org/10.1109/JQE.2022.3141418
Карачинский Л.Я.,Новиков И.И., Бабичев А.В., Гладышев А.Г., Колодезный Е.С., Рочас С.С., Курочкин А.С., Бобрецова Ю.К., Климов А.А., Денисов Д.В., Воропаев К.O., Ионов А.С., Бугров В.Е., Егоров А.Ю. Оптическое усиление в лазерных гетероструктурах с активной областью на основе короткопериодной сверхрешетки InGaAs/InGaAlAs// Оптика и спектроскопия. 2019. Т. 127. № 6. С. 963–966. https://doi.org/10.21883/OS.2019.12.48693.124-19
Блохин С.А., Бабичев А.В., Гладышев А.Г., Карачинский Л.Я., Новиков И.И., Блохин А.А., Бобров М.А., Малеев H.А., Кузьменков А.Г., Надточий А.М., Неведомский В.Н., Андрюшкин В.В., Рочас С.С., Денисов Д.В., Воропаев К.О., Жумаева И.О., УстиновВ .М., Егоров А.Ю., Бугров В.Е. Исследование характеристик сверхрешетки InGaAs/InAlGaAsдля вертикально-излучающих лазеров спектрального диапазона 1300 nm// Журнал технической физики. 2021. Т. 91. № 12. С. 2008–2017. https://doi.org/10.21883/JTF.2021.12.51767.240-21
Зубов Ф.И.,Семенова Е.С., Кулькова И.В., Yvind K., Крыжановская Н.В., Максимов М.В., Жуков А.Е. Высокая характеристическая температура лазера на квантовых точках InAs/GaAs/InGaAsP с длиной волны излучения около 1.5 мкм, синтезированного на подложке InP // Физика и техника полупроводников. 2017. Т. 51. № 10. С. 1382–1386. https://doi.org/10.21883/FTP.2017.10.45017.8590
Dashkov A.S.,Kostromin N.A., Babichev A.V., Goray L.I., Egorov A.Yu.Simulation of the energy-band structure of superlattice of quaternary alloys of diluted nitrides // Semiconductors. 2023. V. 57. N 3. P. 203–210. https://doi.org/10.21883/sc.2023.03.56237.4163

This work is licensed under a Creative Commons Attribution-NonCommercial 4.0 International License