Полупроводниковые лазеры: ..с PN переходами, например гетероструктуры или двойные гетероструктуры – H01S 5/32

МПКРаздел HH01H01SH01S 5/00H01S 5/32
Раздел H ЭЛЕКТРИЧЕСТВО
H01 Основные элементы электрического оборудования
H01S Устройства со стимулированным излучением
H01S 5/00 Полупроводниковые лазеры
H01S 5/32 ..с PN переходами, например гетероструктуры или двойные гетероструктуры

Патенты в данной категории

ПОЛУПРОВОДНИКОВЫЙ ЛАЗЕР (ВАРИАНТЫ)

Предложенная группа изобретений относится к полупроводниковым лазерам. Полупроводниковый лазер включает гетероструктуру, выращенную на подложке, содержащей буферный слой, покровный слой, контактный слой, активную область с активной квантовой ямой либо с активными квантовыми ямами, выполненную в p-n- и/или в p-i-n- переходе, сформированном в окружающих ее слоях полупроводника, с показателем преломления активной квантовой ямы либо с показателями преломления активных квантовых ям, превышающих показатели преломления окружающих слоев полупроводника. Волновод сформирован всеми слоями гетероструктуры за счет разности показателей преломления активной квантовой ямы либо активных квантовых ям и окружающих слоев полупроводника, при этом подложка легирована сильнее, чем область с квантовой ямой или чем область с квантовыми ямами, степень легирования подложки составляет 1018-3*1018 см -3, буферный слой выполнен с той же степенью легирования, что и подложка, покровный слой легирован слабо, слабее, чем подложка, степень легирования покровного слоя составляет 1017 -5*1017 см-3, контактный слой легирован сильно, степень легирования контактного слоя составляет 10 19-5*1019 см-3. Технический результат заключается в снижении поперечной расходимости излучения, уменьшении внутренних оптических потерь, удешевлении и упрощении производства. 2 н. и 2 з.п. ф-лы, 5 ил.

2529450
патент выдан:
опубликован: 27.09.2014
ИНЖЕКЦИОННЫЙ ЛАЗЕР

Лазер на основе гетероструктуры включает волноводный слой, заключенный между широкозонными эмиттерами р- и n-типа проводимости, являющимися одновременно ограничительными слоями, активную область, состоящую из квантово-размерного активного слоя, оптический Фабри-Перо резонатор и полосковый омический контакт, под которым расположена область инжекции. В волноводном слое вне области инжекции выполнена легированная область, при этом фактор оптического ограничения замкнутой моды (ЗМ) в легированной области и концентрация свободных носителей заряда в легированной области удовлетворяют соотношению:

2444101
патент выдан:
опубликован: 27.02.2012
ИНЖЕКЦИОННЫЙ ЛАЗЕР

Лазер на основе гетероструктуры содержит волноводный слой, заключенный между широкозонными эмиттерами p- и n-типа проводимости, являющимися одновременно ограничительными слоями, активную область, состоящую из квантово-размерного активного слоя, оптический Фабри-Перо резонатор и полосковый омический контакт, под которым расположена область инжекции. В волноводный слой вне области инжекции введена область полупроводникового материала с шириной запрещенной зоны, меньшей ширины запрещенной зоны активной области. При этом фактор оптического ограничения замкнутой моды области упомянутого полупроводникового материала удовлетворяет соотношению:

2443044
патент выдан:
опубликован: 20.02.2012
РЕЗОНАТОР НА МОДАХ ШЕПЧУЩЕЙ ГАЛЕРЕИ С ВЕРТИКАЛЬНЫМ ВЫХОДОМ ИЗЛУЧЕНИЯ

Резонатор имеет круговое сечение и изготовлен в виде тела вращения. Тело вращения включает в себя активную область, обкладочные слои и часть подложки. Образующая боковой поверхности тела вращения имеет наклон по отношению к нормали гетероструктуры. Технический результат заключается в обеспечении возможности вывода широкополосного по длине волны излучения в вертикальном направлении. 2 ил.

2423764
патент выдан:
опубликован: 10.07.2011
ДИОДНЫЙ ИСТОЧНИК МНОГОЛУЧЕВОГО КОГЕРЕНТНОГО ЛАЗЕРНОГО ИЗЛУЧЕНИЯ (ВАРИАНТЫ)

Диодный многолучевой источник лазерного когерентного излучения содержит задающий лазер, интегрально и оптически связанный с ним линейный усилитель, два перпендикулярных усилителя, интегрально и оптически связанные с линейным усилителем. Задающий лазер и указанные усилители сформированы в единой гетероструктуре. Гетероструктура содержит активный слой и два ограничительных слоя, область втекания излучения, содержащую слой втекания. Гетероструктура охарактеризована отношением показателя преломления nэф гетероструктуры к показателю преломления nвт слоя втекания. Отношение nэф к nвт определено из диапазона от единицы до единицы минус гамма, где гамма определяются числом много меньшим единицы. Линейный усилитель расположен так, что оптическая ось распространения излучения задающего лазера совпадает с его осью. Каждый перпендикулярный усилитель, включающий выводную грань, расположен так, что его оптическая ось расположена под прямым углом по отношению к оси линейного усилителя. В окрестности пересечения осей усилителей имеется элемент перетекания доли излучения из линейного в перпендикулярный. Элемент включает отражающую плоскость, пересекающую активный слой и часть области втекания гетероструктуры в пределах толщины слоя втекания от 20% до 80% и образующую с осями усилителей углы наклона 45°. Технический результат заключается в увеличении мощности лазерного излучения, улучшении эффективности, надежности, увеличении ресурса работы и скорости модуляции при упрощении технологии производства. 2 н. и 18 з.п. ф-лы, 8 ил.

2419934
патент выдан:
опубликован: 27.05.2011
ИНТЕГРАЛЬНЫЙ ИНЖЕКЦИОННЫЙ ЛАЗЕР С УПРАВЛЯЕМОЙ ПЕРЕДИСЛОКАЦИЕЙ МАКСИМУМА АМПЛИТУДЫ ВОЛНОВЫХ ФУНКЦИЙ НОСИТЕЛЕЙ ЗАРЯДА

Лазер содержит полуизолирующую подложку, квантово-размерную активную область собственной проводимости, образующую гетеропереходы второго типа с верхним и нижним волноводными слоями, а также имеющие горизонтальное взаимное расположение области эмиттеров первого и второго типов проводимости. Верхний волноводный слой образует гетеропереход первого типа с верхней областью оптического ограничения второго типа проводимости, а нижний волноводный слой образует гетеропереход первого типа с нижней областью оптического ограничения второго типа проводимости. В лазер введены управляющая область первого типа проводимости, примыкающая сверху к подложке, а снизу - к нижней области оптического ограничения второго типа проводимости и образующая с ней p-n-переход, омический контакт к управляющей области первого типа проводимости, управляющий металлический контакт, примыкающий сверху к верхней области оптического ограничения второго типа проводимости и образующий с ней переход Шоттки. Омические контакты к областям эмиттеров первого и второго типов проводимости расположены на верхней грани полупроводникового кристалла. Нижняя граница зоны проводимости активной области совпадает с нижней границей зоны проводимости верхнего волноводного слоя, верхняя граница валентной зоны активной области совпадает с верхней границей валентной зоны нижнего волноводного слоя. Технический результат заключается в увеличении быстродействия устройства. 3 ил.

2400000
патент выдан:
опубликован: 20.09.2010
ДИОДНЫЙ МНОГОЛУЧЕВОЙ ИСТОЧНИК ЛАЗЕРНОГО КОГЕРЕНТНОГО ИЗЛУЧЕНИЯ

Диодный многолучевой источник лазерного когерентного излучения содержит по крайней мере один диодный лазер и по крайней мере, два диодных оптических усилителя, интегрально связанных с упомянутым лазером и сформированных в той же гетероструктуре. Гетероструктура содержит по крайней мере один активный слой и два ограничительных слоя, прозрачную для излучения область втекания излучения, содержащую слой втекания. Гетероструктура охарактеризована отношением показателя преломления nэф гетероструктуры к показателю преломления nвт слоя втекания, отношение nэф к nвт определено из диапазона от единицы плюс дельта до единицы минус гамма, где дельта и гамма определяются числом, много меньшим единицы, и гамма больше дельты. В районе присоединения каждой активной области усиления усилителей к активной области генерации лазера имеется интегральный элемент перетекания заданной части лазерного излучения из лазера в усилитель. Указанный элемент включает по крайней мере две оптические отражающие плоскости лазерного излучения, размещенные перпендикулярно к плоскости слоев гетероструктуры и проникающие с пересечением активного слоя внутрь слоя втекания на глубину, выбираемую из диапазона от 20 до 80% от толщины слоя втекания. Отражающая плоскость развернута под углом примерно 45° (по модулю) по отношению к оптическим осям лазера и усилителя. Технический результат заключается в увеличении выходной мощности усиленного лазерного излучения, улучшении эффективности, надежности, увеличении ресурса работы и скорости модуляции при упрощении технологии производства источника. 13 з.п. ф-лы, 8 ил.

2398325
патент выдан:
опубликован: 27.08.2010
РЕШЕТКА ЛАЗЕРНЫХ ДИОДОВ И СПОСОБ ЕЕ ИЗГОТОВЛЕНИЯ

Изобретение относится к полупроводниковым лазерам и может быть использовано для систем оптической (диодной) накачки твердотельных и газовых лазеров, инфракрасной подсветки целей, контроля и управления летательными аппаратами, беспроводной оптической связи в свободном пространстве, обработки материалов, в медицине и т.д. Техническим результатом изобретения является повышение надежности функционирования решетки лазерных диодов. Решетка лазерных диодов содержит основание из теплопроводящего материала с расположенными на основании теплопроводящим диэлектриком и линейками лазерных диодов, состоящих из лазерных диодов, токоподводящими контактными площадками и крышку пылезащитную. Решетка выполнена из отдельных линеек лазерных диодов. Каждая линейка лазерных диодов содержит отрицательный вывод и положительный вывод, свой индивидуальный теплоотвод. Отрицательный вывод каждой предыдущей линейки лазерных диодов соединен с положительным выводом последующей линейки лазерных диодов. Выводы крайних линеек лазерных диодов соединены с токоподводящими контактными площадками. Способ установки линеек лазерных диодов осуществляется приклеиванием теплоотвода линеек лазерных диодов на теплопроводящий диэлектрик, после чего осуществляют распайкой электрическое соединение отрицательного вывода каждой предыдущей линейки лазерных диодов с положительным выводом последующей линейки лазерных диодов, затем осуществляют распайкой электрическое соединение выводов крайних линеек лазерных диодов с токоподводящими контактными площадками. 2 н.п. ф-лы, 2 ил.

2396654
патент выдан:
опубликован: 10.08.2010
ДИОДНЫЙ ЛАЗЕР, ИНТЕГРАЛЬНЫЙ ДИОДНЫЙ ЛАЗЕР И ИНТЕГРАЛЬНЫЙ ПОЛУПРОВОДНИКОВЫЙ ОПТИЧЕСКИЙ УСИЛИТЕЛЬ

Диодный лазер включает гетероструктуру, которая содержит по крайней мере один активный слой, по крайней мере два ограничительных слоя, прозрачную для излучения область втекания излучения, содержащую по крайней мере слой втекания. Гетероструктура характеризована отношением показателя преломления nэф гетероструктуры к показателю преломления nвт слоя втекания, отношение nэф к nвт определено из диапазона от единицы плюс дельта до единицы минус гамма, где дельта и гамма определяются числом, много меньшим единицы, и гамма больше дельты. На определенном расстоянии от обеих боковых сторон активной области с протекающим током размещены ограничительные области излучения, проникающие от наружного слоя внутрь гетероструктуры, по крайней мере до активного слоя. Толщина слоев гетероструктуры находится в интервале от ( /4nэф) мкм до (4 /nэф) мкм, где - длина волны лазерного излучения. Интегральный диодный лазер представляет собой комбинацию интегрально соединенных диодных лазеров, размещенных вдоль оптической оси распространения лазерного излучения. Интегральный полупроводниковый оптический усилитель включает интегрально соединенные задающий диодный лазер и полупроводниковый усилительный элемент. Интегральная связь в устройствах осуществляется через область втекания излучения. Технический результат заключается в снижении плотности пороговых токов генерации, улучшении стабильности модовой генерации, увеличении мощности лазерного излучения и прочности глухих отражателей резонатора. 3 н. и 13 з.п. ф-лы, 8 ил.

2391756
патент выдан:
опубликован: 10.06.2010
СПОСОБ СБОРКИ ЛАЗЕРНЫХ СТРУКТУР НА ТЕПЛООТВОДЯЩЕМ ОСНОВАНИИ ИЗ КЕРАМИКИ НИТРИДА БОРА

Изобретение относится к полупроводниковой, оптоэлектронной технологии, квантовой электронике. Способ сборки лазерных диодных структур (активных элементов) на теплоотводящем основании из керамики нитрида бора включает нанесение на поверхность теплоотводящего основания последовательности металлических слоев, по крайне мере, металлизирующего слоя и слоя припоя, установку активного элемента на металлический слой, ориентирование его относительно основания, припаивание его при нагреве в восстановительной среде при механической нагрузке на элемент или без нее с последующим охлаждением. Согласно изобретению нанесение на поверхность теплоотводящего основания первого металлизирующего слоя осуществляют химическим способом толщиной 0,1-0,2 мкм путем осаждения металлического никеля из выдержанного электролита при следующем соотношении компонентов, мас.%: NiCl2·6H2O - 45÷55; NaH 2PO2·H2O - 9÷13; (NH 4)·HC6H5O7 - 60÷70; NH4Cl - 45÷55, нанесение слоя припоя SnPb (или In) осуществляют путем вакуумного напыления, а толщину слоя припоя выбирают в зависимости от размера лазерных структур. Изобретение обеспечивает упрощение процесса сборки и повышение воспроизводимости сборки, повышение надежности и качества контактного соединения, улучшение термокомпенсирующих параметров, а также возможность замены драгоценных материалов, используемых при сборке лазерных структур на теплоотводах.

2390893
патент выдан:
опубликован: 27.05.2010
ИМПУЛЬСНЫЙ ИНЖЕКЦИОННЫЙ ЛАЗЕР

Изобретение относится к квантовой электронной технике, а именно к полупроводниковым лазерам. Лазер содержит гетероструктуру раздельного ограничения, включающую многомодовый волновод, ограничительные слои которого одновременно являются эмиттерами p- и n-типа проводимости с одинаковыми показателями преломления, активную область, отражатели, оптические грани, омические контакты и оптический резонатор. Активную область образует объемный слой полупроводникового материала, ширина запрещенной зоны которого меньше ширины запрещенной зоны волновода, толщина объемной активной области dar удовлетворяет неравенству где - постоянная планка, mh,e - масса дырки или электрона, - длина волны генерации в вакууме, Е - кинетическая энергия носителей заряда, при расчете между mh и mе выбирается наименьшая. Технический результат - увеличение максимальной пиковой мощности лазерного излучения при одновременном снижении ширины спектра лазерного диода в импульсном режиме генерации. 1 ил.

2361343
патент выдан:
опубликован: 10.07.2009
ИНЖЕКЦИОННЫЙ ЛАЗЕР, СПОСОБ ЕГО ИЗГОТОВЛЕНИЯ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ГАЗОФАЗНОЙ ЭПИТАКСИИ

Изобретение относится к устройству полупроводниковых инжекционных лазеров и технологии их изготовления и может быть использовано для создания лазерных матриц многоканальных оптоволоконных интерфейсов. Технический результат - возможность массового изготовления линеек и матриц лазеров без ручной сборки. Инжекционный лазер содержит контактные слои и слои полупроводниковых материалов, образующих активную излучающую структуру, расположеные коаксиально в канале кругового, n-угольного или фигурного сечения, выполненном в теле подложки, при этом внешний контактный слой соединен со стенками канала непосредственно или через буферные слои, на нем расположены слои полупроводниковых материалов, образующих активную излучающую структуру, а на них центральный контактный слой, причем на торцевой поверхности слоев полупроводниковых материалов, образующих активную излучающую структуру, расположены с одной стороны непрозрачный, а с другой стороны полупрозрачный зеркальные слои; также центральный контактный слой и внешний контактный слой соединены с токопроводящими дорожками, расположенными на подложке. Способ изготовления инжекционного лазера включает последовательное нанесение методом химического осаждения из газовой фазы на подложку слоя материалов, образующих структуру инжекционного лазера, при этом в теле подложки изготавливают сквозные каналы, а затем последовательно пропускают через них газовую фазу металлоорганических соединений, осуществляя осаждение слоев материалов на внутренней поверхности каналов; также формируют внешний контактный слой, слои полупроводниковых материалов, образующих активную излучающую структуру, и центральный контактный слой, затем наносят токопроводящие дорожки и зеркальные слои на подложку. Устройство для газофазной эпитаксии содержит реактор, держатель подложек, входные и выходные патрубки, нагреватели, загрузочные и смотровые люки, при этом реактор разделен на зону высокого давления и зону низкого давления держателем подложек с расположенными в них подложками со сквозными каналами и имеет систему управления, обеспечивающую поддержание заданных величин давления в зонах высокого и низкого давления, а также разницы давлений газа в них, соединенную с датчиками давления, расположенными в каждой зоне реактора, и с редукционными узлами, а держатель подложек представляет собой пластину с гнездами под подложки и со сквозными отверстиями в тех местах, где у подложек имеются сквозные каналы, причем размер отверстий в держателе больше размера области с каналами в подложке. 3 н. и 2 з.п. ф-лы, 9 ил.

2359381
патент выдан:
опубликован: 20.06.2009
СПОСОБ ВЫРАЩИВАНИЯ ТОНКОЙ МОНОКРИСТАЛЛИЧЕСКОЙ ПЛЕНКИ, СВЕТОИЗЛУЧАЮЩЕЕ УСТРОЙСТВО НА ОСНОВЕ Ga2O 3 И СПОСОБ ЕГО ИЗГОТОВЛЕНИЯ

Изобретение относится к технологии производства тонких оксидных монокристаллических пленок и может быть использовано в оптике. Сущность изобретения: тонкую монокристаллическую пленку -Ga2O3 формируют путем выращивания из газовой фазы на подложке, изготовленной из монокристалла -Ga2O3. Лазерный луч направляют на мишень для возбуждения атомов, составляющих мишень. Атомы Ga высвобождаются из мишени в результате термического и фотохимического воздействия. Свободные атомы Ga связываются с радикалами одного или более газов в атмосфере камеры с образованием тонкой пленки -Ga2O3 на подложке. Описано также светоизлучающее устройство, включающее подложку n-типа, изготовленную легированием монокристалла -Ga2O3 донорами, слой p-типа, изготовленный легированием монокристалла -Ga2O3 акцептором, и представленное в виде перехода на верхней поверхности подложки n-типа. Изобретение позволяет получать тонкие монокристаллические пленки -Ga2O3 и GaN, а также монокристаллы ZnO высокого качества, светоизлучающее устройство способно излучать свет в ультрафиолетовой области. 7 н. и 17 з.п. ф-лы, 27 ил.

(56) (продолжение):

CLASS="b560m"reactive atmosphere. Applied Surface Science, 106, 1996, p.149-153. JP 2001286814 A, 16.10.2001. WO 02089223 A1, 07.11.2002.

2313623
патент выдан:
опубликован: 27.12.2007
ПОЛУПРОВОДНИКОВЫЙ ИНЖЕКЦИОННЫЙ ЛАЗЕР

Изобретение относится к квантовой электронной технике и может быть использовано для накачки твердотельных лазеров. Согласно изобретению полупроводниковый инжекционный лазер содержит гетероструктуру раздельного ограничения, включающую квантово-размерную активную область, верхний и нижний волноводные слои, эмиттеры р- и n-проводимости. Эмиттер р-проводимости выполнен из твердого раствора Al XpGa1-XpAs. Эмиттер n-проводимости выполнен из твердого раствора AlXnGa 1-XnAs. Верхний волноводный слой выполнен из твердого раствора AlGa1-YвAs. Нижний волноводный слой выполнен из твердого раствора AlGa1-YнAs. В твердом растворе Al XpGa1-XpAs значение мольной доли Хр находится в пределах от 0,5 до 0,7. В твердом растворе Al XnGa1-XnAs значение мольной доли Xn находится в пределах от 0,3 до 0,4. В твердом растворе AlGa1-YвAs значение мольной доли Yв на границе с эмиттером р-проводимости равно значению Хр и монотонно уменьшается до 0,25 0,30. В твердом растворе AlGa 1-YнAs значение мольной доли Yн на границе с эмиттером n-проводимости равно значению Xn и монотонно убывает до 0,25 0,30. Толщина верхнего волноводного слоя находится в пределах 320-380 нм. Толщина нижнего волноводного слоя находится в пределах 470-530 нм. Технический результат - снижение оптических потерь и повышение КПД устройства, снижение плотности мощности излучения на оптических гранях лазера, повышение срока службы прибора. 1 табл., 1 ил.

2309502
патент выдан:
опубликован: 27.10.2007
ИНЖЕКЦИОННЫЙ ПОЛУПРОВОДНИКОВЫЙ ЛАЗЕР

Изобретение относится к квантовой электронной технике и может быть использовано для накачки твердотельных лазеров. Инжекционный полупроводниковый лазер содержит гетероструктуру раздельного ограничения, включающую квантово-размерную активную область с примыкающими к ней верхним и нижним дополнительными слоями, верхний и нижний волноводные слои, эмиттеры р- и n-проводимости. Верхний и нижний волноводные слои примыкают к верхнему и нижнему дополнительным слоям. Эмиттеры р- и n-проводимости примыкают к волноводным слоям. Эмиттеры выполнены из твердого раствора AlX Ga1-XAs. Волноводные слои выполнены из твердого раствора AlYGa 1-YAs. Дополнительные слои выполнены из твердого раствора AlZGa1-ZAs. В твердом растворе, из которого выполнен эмиттер, значение Х находится в пределах от 0,5 до 0,7, в твердом растворе, из которого выполнены волноводные слои, значение Y находится в пределах от 0,39 до 0,41, толщина волноводных слоев находится в пределах от 1500 до 1800 нм. В твердом растворе, из которого выполнены дополнительные слои, значение Z на границах с волноводными слоями равно значению Y этих слоев и монотонно уменьшается до 0,34 Z 0,36 на границах с активной областью. Технический результат - предотвращается концентрация электромагнитного поля основной поперечной моды в дополнительном слое, снижается плотность мощности излучения на оптических гранях лазера, повышается срок службы прибора, снижаются оптические потери и повышается КПД устройства. 1 табл., 1 ил.

2309501
патент выдан:
опубликован: 27.10.2007
СПОСОБ ГЕНЕРАЦИИ ОПТИЧЕСКОГО ИЗЛУЧЕНИЯ И ИСТОЧНИК ОПТИЧЕСКОГО ИЗЛУЧЕНИЯ

Изобретение предусматривает устройство и способ генерации оптических импульсов с использованием импульсов тока. Устройство представляет собой полупроводниковую структуру, в которой инжектор носителей отделен от оптически активной области потенциальным барьером для инжектированных носителей и для носителей с малой подвижностью в полупроводниковом элементе. Они способствуют образованию сильного электрического поля при протекании тока в оптически активной области при умеренной плотности тока до момента достижения положительного усиления. Электрическое поле расширяет спектр усиления в активном слое, тем самым подавляя положительное усиление и способствуя накоплению носителей в активном слое. Когда импульс тока прекращается, достигается положительное усиление, что создает оптическое излучение из активного слоя. Технический результат - структура, использованная в изобретении, может быть реализована на основе различных полупроводниковых материалов, что дает возможность управления длиной волны. 2 н. и 24 з.п. ф-лы, 8 ил.

2306650
патент выдан:
опубликован: 20.09.2007
ИНЖЕКЦИОННЫЙ ИЗЛУЧАТЕЛЬ

Инжекционные излучатели используются в качестве высокоэффективных твердотельных источников излучения в широком диапазоне длин волн, в том числе и светодиодов. Технический результат изобретения: создание высокоэффективных и надежных инжекционных излучателей с поверхностным выводом излучения в виде множества выходных лучей. Сущность: излучатель включает полупроводниковую гетероструктуру, содержащую активный слой, волноводные и ограничительные слои, полупроводниковый слой втекания излучения и слои металлизации. В гетероструктуре вдоль продольной оптической оси сформирована последовательность из чередующихся областей генерации излучения и вывода излучения. В каждой области генерации две продольные наружные поверхности гетероструктуры и две ее продольные боковые стороны окружены веществами с минимально возможными значениями показателей преломления по отношению к эффективному показателю преломления гетероструктуры в области генерации и с максимально возможными значениями коэффициентов отражения излучения. В области вывода дополнительно к слоям гетероструктуры выполнен полупроводниковый слой втекания, возвышающийся над наружной поверхностью области генерации. В области вывода состав и толщина ограничительного слоя гетероструктуры, пограничного со слоем втекания, выбраны такими, при которых реализовано частичное ограничение излучения в гетероструктуре. Каждая из областей вывода с противоположных сторон ограничена выводными гранями, сформированными по отношению к наружной поверхности области генерации под определенными линейными углами наклона, отношение показателя преломления n вт слоя втекания к эффективному показателю преломления nэф гетероструктуры с включенным в нее слоем втекания больше единицы. 17 з.п. ф-лы, 14 ил.

2300826
патент выдан:
опубликован: 10.06.2007
ГЕТЕРОСТРУКТУРА, ИНЖЕКЦИОННЫЙ ЛАЗЕР, ПОЛУПРОВОДНИКОВЫЙ УСИЛИТЕЛЬНЫЙ ЭЛЕМЕНТ И ПОЛУПРОВОДНИКОВЫЙ ОПТИЧЕСКИЙ УСИЛИТЕЛЬ

Использование: гетероструктуры используются для создания полупроводниковых инжекционных источников излучения: инжекционных лазеров, полупроводниковых усилительных элементов, полупроводниковых оптических усилителей, которые применяются в волоконно-оптических системах связи, и передачи информации, в оптических сверхскоростных вычислительных и коммутационных системах, при создании медицинской аппаратуры, лазерного технологического оборудования, лазеров с удвоенной частотой генерируемого излучения, а также для накачки твердотельных и волоконных лазеров и усилителей. Предложены гетероструктура, инжекционный лазер, полупроводниковый усилительный элемент и полупроводниковый оптический усилитель, особенностью которых является выполнение активной области и области втекания гетероструктуры, комплексный подбор расположения, составов, показателей преломления и толщин ее слоев, обеспечивающих эффективное функционирование инжекционных лазеров, полупроводниковых усилительных элементов и полупроводниковых оптических усилителей в переходной области формирования контролируемого вытекания излучения из активного слоя. Техническим результатом заявленного изобретения является модернизация гетероструктуры, в частности области втекания излучения и активного слоя, для обеспечения улучшения энергетических и пространственных характеристик инжекционных источников излучения, изготовленных на ее основе. 4 н. и 14 з.п. ф-лы, 10 ил.

2278455
патент выдан:
опубликован: 20.06.2006
ПОЛУПРОВОДНИКОВОЕ ЛАЗЕРНОЕ УСТРОЙСТВО, ГЕНЕРИРУЮЩЕЕ ИЗЛУЧЕНИЕ ВЫСОКОЙ МОЩНОСТИ (ВАРИАНТЫ), И СПОСОБ ЕГО ИЗГОТОВЛЕНИЯ

Изобретение относится к квантовой электронике и может быть использовано при производстве полупроводниковых лазеров. Технический результат изобретения: обеспечение генерации лазерного излучения в диапазоне длин волн 0,7-1,2 мкм и обеспечение надежной работы устройства в случае его работы на высокой выходной мощности. Сущность: На подложку n-GaAs послойно наносят нижний слой n-Al z1Ga1-z1As оболочки, нижний световодный слой n- или i-In0,49Ga0,51P, активный слой Inх3Ga1-х3As1-y3Рy3 с квантовой ямой, верхний первый световодный слой i-In0,49 Ga0,51P, герметизирующий слой GaAs и пленку SiO2. Затем ширина приблизительно 20 мкм пленки SiO 2 удаляется. При использовании пленки SiO2 в качестве маски удаляют герметизирующий слой, расположенный рядом с торцевой поверхностью, и верхний первый световодный слой. Затем удаляют пленку SiO2, активный слой с квантовой ямой, расположенный рядом с торцевой поверхностью, и оставшийся герметизирующий слой. На верхний второй световодный слой р- или i-In0,49Ga0,51P осаждают верхний слой оболочки p-Alz1Ga1-z1As и контактный слой p-GaAs. 3 н. и 16 з.п., 10 ил.

2272344
патент выдан:
опубликован: 20.03.2006
ИНЖЕКЦИОННЫЙ ЛАЗЕР

Изобретение относится к квантовой электронной технике, а точнее - к полупроводниковым лазерам, которые могут быть использованы, например, в качестве источника оптического излучения для накачки волоконных усилителей, волоконных и твердотельных лазеров. Технический результат: обеспечение возможности уменьшения расходимости излучения инжекционного лазера при сохранении высокого значения КПД и выходной мощности излучения и упрощения технологии его изготовления. Сущность: в инжекционном лазере, содержащем гетероструктуру раздельного ограничения, включающую многомодовый волновод, ограничительные слои которого одновременно являются эмиттерами p- и n-типа проводимости с одинаковыми показателями преломления, активную область, состоящую из, по меньшей мере, одного квантоворазмерного активного слоя, расположение активной области в волноводе и толщина волновода удовлетворяют соотношению Г0 QWm QW>1.7, где Г0 QW и Гm QW - факторы оптического ограничения для активной области нулевой моды и моды m (m=1, 2, 3...) соответственно, отражатели, оптические грани, омические контакты и оптический резонатор. Активная область размещена в дополнительном слое, показатель преломления которого больше показателя преломления волноводного слоя, а толщина и расположение в волноводе определяются из условия выполнения упомянутого соотношения. Расстояния от активной области до р- и n-эмиттеров не превышают длин диффузии в волноводе дырок и электронов соответственно. 4 ил.

2259620
патент выдан:
опубликован: 27.08.2005
ГЕТЕРОСТРУКТУРА

Использование: для создания инжекционных источников излучения, которые применяются в волоконно-оптических системах связи и передачи информации, в оптических сверхскоростных вычислительных и коммутационных системах, в медицинской аппаратуре. Сущность изобретения: существенное отличие предложенной гетероструктуры инжекционного лазера состоит в модернизации его гетероструктуры, в комплексном подборе составов и толщин ее слоев, обеспечивающих ее работу в узкой переходной области формирования вытекания излучения из активного слоя. Технический результат изобретения заключается в упрощении конструкции и технологического процесса получения гетероструктуры с уменьшенной толщиной области втекания, уменьшенными омическими и тепловыми сопротивлениями и сниженным уровнем механических напряжений. 12 з.п.ф-лы, 4 ил.
2197049
патент выдан:
опубликован: 20.01.2003
ИНЖЕКЦИОННЫЙ ЛАЗЕР

Использование: в волоконно-оптических системах связи и передачи информации, в оптических сверхскоростных вычислительных и коммутационных системах, в медицинской аппаратуре, в конструкциях лазеров. Сущность изобретения: существенное отличие предложенного инжекционного лазера состоит в модернизации его гетероструктуры, в комплексном подборе составов и толщин ее слоев, обеспечивающих ее работу в узкой переходной области формирования вытекания излучения из активного слоя. Технический результат изобретения заключается в увеличении выходной мощности излучения, эффективности, надежности инжекционного лазера, при уменьшении углов расходимости выходного излучения, минимизации отклонения его направления от нормали к плоскости оптической грани, уменьшении омических и тепловых сопротивлений, снижении уровня механических напряжений, в улучшении распределения ближнего и дальнего поля излучения, температурных зависимостей выходных параметров инжекционного лазера и упрощении технологии его изготовления. 22 з.п. ф-лы, 4 ил.
2197048
патент выдан:
опубликован: 20.01.2003
ПОЛУПРОВОДНИКОВЫЙ УСИЛИТЕЛЬНЫЙ ЭЛЕМЕНТ И ПОЛУПРОВОДНИКОВЫЙ ОПТИЧЕСКИЙ УСИЛИТЕЛЬ

Использование: в волоконно-оптических системах связи и передачи информации, в оптических сверхскоростных вычислительных и коммутационных системах, в медицинской аппаратуре, в конструкциях лазеров. Изобретение состоит в модернизации гетероструктуры полупроводникового усилительного элемента, в комплексном подборе составов и толщин слоев гетероструктуры, обеспечивающих работу в узкой переходной области формирования вытекания излучения из активного слоя упомянутого полупроводникового усилительного элемента предложенного полупроводникового оптического усилителя, а также при использовании инжекционного лазера предложено использовать для него такую же либо аналогичную гетероструктуру. Технический результат изобретения заключается в увеличении выходной мощности излучения, эффективности, надежности усилителя, при уменьшении углов расходимости выходного излучения, минимизации отклонения его направления от нормали к плоскости оптической грани, в улучшении распределения ближнего и дальнего полей излучения, а также температурных зависимостей выходных параметров полупроводникового усилительного элемента, уменьшении омических и тепловых сопротивлений, снижении уровня механических напряжений, упрощении технологии его изготовления. 2 с. и 23 з.п.ф-лы, 6 ил.
2197047
патент выдан:
опубликован: 20.01.2003
ПОЛУПРОВОДНИКОВЫЙ ИНЖЕКЦИОННЫЙ ЛАЗЕР С Р-N ПЕРЕХОДОМ (ВАРИАНТЫ)

Изобретение относится к области электронной техники. Предложен полупроводниковый инжекционный лазер с р-n переходом, содержащий монокристаллический полупроводниковый вырожденный n+ типа слой, монокристаллический полупроводниковый n типа слой, монокристаллический полупроводниковый р типа слой, металлический контакт n типа слоя и металлический контакт р типа слоя. Согласно первому варианту металлический контакт n типа слоя выполнен в виде монокристаллического цилиндра из металла с объемноцентрированной или гранецентрированной решеткой с гранями (111) или (100), на внешней поверхности которого последовательно расположены цилиндрический монокристаллический полупроводниковый вырожденный n+ типa слой, цилиндрический монокристаллический полупроводниковый n типа слой, цилиндрический монокристаллический полупроводниковый р типа слой и цилиндрический металлический контакт р типа слоя, выполненный из двухкомпонентного сплава. Согласно второму варианту монокристаллический полупроводниковый вырожденный + типа слой выращен в виде полого цилиндра, на внутренней поверхности которого сформирован металлический контакт n типа слоя, выполненный в виде полого цилиндра, состоящего из сплава двух металлов, а на внешней поверхности которого последовательно расположены цилиндрический монокристаллический полупроводниковый n типа слой, цилиндрический монокристаллический полупроводниковый р типа слой и цилиндрический металлический контакт р типа слоя, выполненный из двухкомпонентного сплава. Согласно третьему варианту монокристаллический полупроводниковый вырожденный + типа слой выращен в виде сплошного цилиндра заданной длины, на внешней поверхности которого последовательно расположены имеющие цилиндрическую форму монокристаллический полупроводниковый n типа слой, монокристаллический полупроводниковый р типа слой и металлический контакт р типа слоя, выполненный из двухкомпонентного сплава, а металлический контакт n типа слоя сформирован на торцах монокристаллического полупроводникового вырожденного n+ типа слоя и выполнен из сплава двух металлов. В результате повышается мощность светового излучения и снижается уровень электротепловой деградации. 3 с. и 12 з.п. ф-лы, 3 ил.
2197046
патент выдан:
опубликован: 20.01.2003
ИЗЛУЧАТЕЛЬ ЛАЗЕРНЫЙ ПОЛУПРОВОДНИКОВЫЙ ИНЖЕКЦИОННЫЙ

Изобретение относится к лазерной технике. Предложен излучатель лазерный полупроводниковый инжекционный, содержащий в герметичной оболочке, состоящей из корпуса с выводами и крышки со стеклом, решетку лазерных диодов, установленных на плоскости корпуса, перпендикулярной к оси излучения. Решетка лазерных диодов выполнена в виде одинаковых блоков лазерных диодов, минимальное число которых определено соотношением



где - типовая расходимость излучения блока лазерных диодов в плоскости, параллельной р-n-переходам по уровню 0,5; и- расходимость излучения излучателя по заданному уровню силы излучения, а все n блоков лазерных диодов развернуты друг относительно друга в плоскости, перпендикулярной к оси излучения, причем углы между направлениями их р-n-переходов и направлением начала отсчета углов в плоскости зеркал образуют ряд 0,,2,...,(n-1) градусов, где = 180n-1 градусов. Все n блоков лазерных диодов расположены по окружности с угловым шагом 2 относительно ее центра, причем диаметр окружности выбран минимальным. В результате появляется возможность создания малогабаритного, мощного, с большой расходимостью излучателя с импульсным режимом работы, с диаграммой направленности дальнего поля излучения, близкой к круглосимметричной, без использования формирующей оптики. 1 з.п. ф-лы, 2 ил., 1 табл.
2187183
патент выдан:
опубликован: 10.08.2002
ПОЛУПРОВОДНИКОВЫЙ ПРИБОР

Использование: в полупроводниковых приборах, у которых активная область сформирована из гетероэпитаксиальных пленок, выполненных из широкозонных нитридных соединений типа АIIIBV. Сущность изобретения: полупроводниковый прибор включает монокристаллическую сапфировую подложку с ориентацией рабочей поверхности, содержащей направление на которой расположена гетероэпитаксиальная слоистая структура, состоящая из, по меньшей мере, одного буферного подслоя и одной полупроводниковой пленки, выполненной из соединения Ga1-xAlxN, где 0х1, и электроды, буферный подслой выполнен из материала, кристаллическая структура которого относится к кубической сингонии с параметром элементарной кубической ячейки "а", выбранным из условия где n - числа 3, 4, 6, 8 10, при этом поверхность подслоя содержит направление <112>, параллельное направлению поверхности подложки. 4 з.п. ф-лы, 5 ил., 1 табл.
2186447
патент выдан:
опубликован: 27.07.2002
СПОСОБ РЕГУЛИРОВАНИЯ ДИАПАЗОНА РАБОЧИХ ЧАСТОТ ЛАЗЕРНОЙ МОДУЛЯЦИИ

Изобретение относится к способам, обеспечивающим регулирование полосы лазерной модуляции эффективных высокомощных полупроводниковых инжекционных лазеров, в том числе с одномодовым, одночастотным излучением. Способ включает создание гетероструктуры с активным слоем и прилегающими к нему с двух сторон ограничительными слоями, включающими с каждой стороны по крайней мере по одному ограничительному подслою наибольшего оптического ограничения, имеющих противоположные типы электропроводности. При этом между ограничительными легированными подслоями наибольшего оптического ограничения, ближайшими к активному слою, в том числе в активном слое, обеспечивают уровень фоновой примеси, ограничительные легированные подслои наибольшего оптического ограничения, ближайшие к активному слою, легируют так, чтобы регулируемое отношение концентрации дырок Р в подслое наибольшего оптического ограничения р-типа электропроводности со стороны р-типа к концентрации электронов N в подслое наибольшего оптического ограничения n-типа электропроводности со стороны n-типа P/N было более единицы. Причем изменяют соотношение P/N, выбирая концентрации Р в диапазоне от 41017 см-3 до 11019 см-3, а концентрации N в диапазоне от 21017 см-3 до 21018 см-3. При этом обеспечивают расположение границ объемного заряда p-i-n гетероперехода в ограничительных легированных подслоях наибольшего оптического ограничения. В результате такого выполнения обеспечивается стабилизация работы лазера в определенном спектральном диапазоне, повышается надежность работы лазера. 23 з.п. ф-лы, 1 табл., 8 ил.
2176842
патент выдан:
опубликован: 10.12.2001
СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ИНЖЕКЦИОННОГО ЛАЗЕРА

Изобретение относится к способам изготовления инжекционных лазеров на основе гетероструктур. Способ включает выращивание первого ограничительного слоя, содержащего легированный подслой первого типа электропроводности и состава, обеспечивающего наибольшее оптическое ограничение излучения, активного слоя, второго ограничительного слоя, содержащего легированный подслой второго типа электропроводности и состава, обеспечивающего наибольшее оптическое ограничение излучения. При этом ограничительные легированные подслои наибольшего оптического ограничения, ближайшие к активному слою, легируют так, чтобы обеспечить отношение концентрации дырок Р в подслое наибольшего оптического ограничения р-типа электропроводности со стороны р-типа к концентрации электронов N в подслое наибольшего оптического ограничения n-типа электропроводности со стороны n-типа P/N более единицы. Между легированными ограничительными подслоями наибольшего оптического ограничения, в том числе в активном слое, обеспечивают уровень фоновой примеси. При этом границы объемного заряда p-i-n гетероперехода располагаются в ограничительных легированных подслоях наибольшего оптического ограничения. В результате такого выполнения получается лазер с увеличенной выходной мощностью излучения в одномодовом и одночастотном режимах. Обеспечивается стабилизация указанных режимов при повышении температурной стабильности, повышается надежность работы лазера. 25 з.п. ф-лы, 7 ил., 1 табл.
2176841
патент выдан:
опубликован: 10.12.2001
ЛИНЕЙКА ЛАЗЕРНЫХ ДИОДОВ

Изобретение относится к полупроводниковым лазерам и может быть использовано в волоконно-оптической связи, медицине, при обработке материалов. Линейка лазерных диодов с просветляющим покрытием внешнего торца имеет высокоотражающее покрытие заднего глухого торца, содержит лазерные диоды, цилиндрическую микролинзу, плоское внешнее зеркало, причем в линейке использованы широкоапертурные (S > 50 мкм) многомодовые в поперечном направлении лазерные диоды, режим работы которых переведен из собственного многомодового в одномодовый в поперечном направлении во внешнем резонаторе, в котором лазерные диоды синхронизированы за счет дифракционного обмена излучением при отражении от плоского внешнего зеркала. Концентрация всей энергии излучения в центральный пик достигается за счет использования свойства гауссовского пучка изменять кривизну собственного волнового фронта и свой поперечный размер при распространении в свободном пространстве и свойства положительной линзы переносить перетяжку гауссовского пучка из передней фокальной плоскости в заднюю фокальную плоскость так, что угловой размер перетяжки меньше углового направления на первый дифракционный пичок, подавляя его интенсивность, а также интенсивность пичков более высоких порядков за счет интерференции полей лазерных диодов, приводящей к концентрации всей энергии излучения в единственном (центральном) пичке. Технической задачей изобретения является концентрация в один пичок всей энергии излучения с дифракционной расходимостью мощной линейки широкоапертурных многомодовых в поперечном направлении лазерных диодов в фокальной плоскости линзы. 6 ил.
2166822
патент выдан:
опубликован: 10.05.2001
ЛИНЕЙКА ЛАЗЕРНЫХ ДИОДОВ

Изобретение относится к области полупроводниковых лазеров и может быть использовано в волоконно-оптической связи, медицине, при обработке материалов. Сущность: линейка лазерных диодов с просветляющим покрытием внешнего торца имеет высокоотражающее покрытие заднего глухого торца, содержит лазерные диоды, цилиндрическую микролинзу, плоское внешнее зеркало, причем в линейке использованы широкоапертурные (S > 50 мкм) многомодовые в поперечном направлении лазерные диоды, режим работы которых переведен из собственного многомодового в одномодовый в поперечном направлении во внешнем резонаторе, в котором лазерные диоды синхронизированы за счет дифракционного обмена излучением при отражении от плоского внешнего зеркала. Концентрация всей энергии излучения в центральный пик достигается за счет использования свойства гауссовского пучка изменять кривизну собственного волнового фронта и свой поперечный размер при распространении в свободном пространстве и свойства положительной линзы значительно уменьшать размер перетяжки в задней фокальной плоскости при условии, что расстояние между линзой и исходной перетяжкой размером Wo значительно больше фокусного расстояния линзы и параметра релеевской длины W20/, где - длина волны излучения, так что угловой размер преобразованной перетяжки меньше углового направления на первый дифракционный пичок, подавляя его интенсивность, а также интенсивность пичков более высоких порядков за счет интерференции полей лазерных диодов, приводящей к концентрации всей энергии излучения в единственном (центральном) пичке. Технической задачей изобретения является концентрация в один пичок всей энергии излучения с дифракционной расходимостью мощной линейки широкоапертурных многомодовых в поперечном направлении лазерных диодов в фокальной плоскости линзы. 5 ил.
2166821
патент выдан:
опубликован: 10.05.2001
Наверх