Инжекционный лазер

Инжекционный лазер

Реферат

 

Использование: в квантовой электронной технике в качестве высокоярких и высокомощных полупроводниковых инжекционных источников излучения с узкой диаграммой направленности, которые применяются в системах передачи энергии и информации на большие расстояния, в волоконно-оптических системах связи и передачи информации, при создании медицинской аппаратуры, лазерного технологического оборудования, лазеров с удвоенной частотой генерируемого излучения, а также для накачки твердотельных и волоконных лазеров. Сущность изобретения: предложено в инжекционном лазере к последнему слою лазерной гетероструктуры по крайней мере с одной стороны выполнять область вывода излучения с показателем преломления n_ОВ и толщиной d_ОВ, при этом совокупность, состоящая из лазерной гетероструктуры и присоединенной области вывода излучения, имеющая эффективный показатель преломления n_эфф и область вывода излучения, охарактеризована определенными соотношениями показателей преломления n_эфф и n_ОВ длины L_ОР оптического резонатора и толщины d_ОВ, в эти соотношения входят n_эфф.min - минимальное значение n_эфф из всех возможных n_эфф для представляющих практическую ценность множества лазерных гетероструктур с областями вывода излучения, n_min - наименьший из показателей преломления n_Ii слоев, прилегающих с одной стороны к активному слою, и n_IIj слоев, прилегающих к активному слою с противоположной стороны. Техническим результатом изобретения является увеличение выходной мощности, яркости выходного излучения, его эффективности, увеличение срока службы и надежности лазера. 24 з.п.ф-лы, 16 ил., 1 табл.

Настоящее изобретение относится к квантовой электронной технике, а именно к высокоярким и высокомощным полупроводниковым инжекционным источникам излучения с узкой диаграммой направленности, которые применяются в системах передачи энергии и информации на большие расстояния, в волоконно-оптических системах связи и передачи информации, при создании медицинской аппаратуры, лазерного технологического оборудования, лазеров с удвоенной частотой генерируемого излучения, а также для накачки твердотельных и волоконных лазеров.

Известны различные типы инжекционных лазеров и лазер-усилителей: инжекционные лазеры с полосковой активной областью генерации и выводом излучения через зеркало оптического резонатора [1], инжекционные лазеры с распределенной обратной связью [2], инжекционные лазеры-усилители, в том числе типа мастер-лазер-усилитель мощности (МОРА) [3], полупроводниковые лазерные диоды с изогнутыми резонаторами и выводом излучения через поверхность [4]. Всем этим лазерным источникам излучения присущ один очень значительный недостаток: при увеличении размеров тела свечения дифракционная расходимость нарушается и яркость указанных источников резко уменьшается.

В инжекционном лазере с полосковой активной областью генерации и выводом излучения через зеркало оптического резонатора [1] активная область расположена между вертикальными отражателями оптического резонатора. При протекании тока через активную область в ней возникает усиление излучения, а при известных соответствующих условиях и генерация. Одно из зеркал оптического резонатора делают частично прозрачным и через него выходит используемое излучение. В таком лазере в активной области существуют только "направляемые моды", т. е. волноводные моды распространяемые вдоль оси оптического резонатора между его зеркалами. При этом принимаются меры, необходимые для того, чтобы исключить возникновение вытекающего излучения через слои гетероструктуры в подложку и верхний контактный слой, так как это снижает эффективность работы лазерных устройств. Размер тела свечения в направлении, перпендикулярном слоям гетероструктуры обычно не превышает 1 мкм, а в направлении параллельном слоям гетероструктуры - определяется шириной полосковой активной области. Этим лазерам свойственны три существенных недостатка: - высокая астигматичность излучения, обусловленная ограниченным размером тела свечения в направлении, перпендикулярном слоям гетероструктуры; - нарушение одномодового режима работы с резким увеличением расходимости лазерного излучения при увеличении ширины полосковой активной области (в типичном случае полоскового лазера это происходит, если ширина полоска превышает 3 - 6 мкм); - малые площади тела свечения, для которых обеспечивается дифракционная расходимость излучения, ограничивают создание полупроводникового лазера, обладающего высокими мощностью и яркостью выходного излучения и одновременно высокой надежностью.

Создание полупроводниковых источников излучения высокой яркости, сохраняющих дифракционную расходимость при увеличении размеров его излучающей поверхности, а, следовательно, и выходной мощности излучения является одной из важнейших задач лазерной техники.

В патенте [5] и статье [6] одних и тех же авторов сделана попытка увеличить выходную апертуру и, соответственно, уменьшить угол расходимости и астигматизм в направлении, перпендикулярном к p-n переходу, для чего был предложен инжекционный лазер с вытекающим излучением.

Наиболее близким по технической сущности к настоящему изобретению является инжекционный лазер, включающий подложку и лазерную гетероструктуру, содержащую активный слой с показателем преломления равным n_a, шириной запрещенной зоны равной E_a, эВ, а также активную область шириной W_АО, мкм, отражатели, оптический резонатор длиной L_ОР, мкм, омические контакты, барьерные области, покрытия с коэффициентом отражения, близким к единице и просветляющие, средство вывода излучения с выводящей поверхностью, которое сформировано по крайней мере с одной стороны активного слоя, включающее область вывода, прозрачную для выводимого лазерного излучения, имеющую показатель преломления n_ОВ, коэффициент поглощения выводимого лазерного излучения _OB, см^-1, толщину d_ОВ, мкм, ширину W_ОВ, мкм, длину вдоль оси оптического резонатора, определяемую через длину L_ОВВ, мкм, ее внутренней поверхности на границе с лазерной гетероструктурой и через длину L_ОВН мкм, ее наружной поверхности с противоположной стороны, и ограниченной со стороны размещения отражателей оптического резонатора оптическими гранями, направленными под углом наклона относительно плоскости, перпендикулярной к продольной оси оптического резонатора, с вершиной угла наклона , расположенной на внутренней поверхности, при этом совокупность, состоящая из лазерной гетероструктуры и присоединенной области вывода излучения, имеющая эффективный показатель преломления n_эфф, и область вывода излучения охарактеризованы заданными соотношениями показателей преломления n_эыфф n_ОВ [5].

Схематичное изображение конструкции известного инжекционного лазера с вытекающей волной изображено на фиг.1 в виде продольного (вдоль оси оптического резонатора) сечения с плоскостями отражателей оптического резонатора и оптическими гранями области вывода излучения, размещенными в плоскости, перпендикулярной к продольной оси оптического резонатора, названной перпендикулярной плоскостью, и с односторонним выводом излучения.

Известный инжекционный лазер 1 (далее лазер 1, см. фиг.1) состоит из подложки 2, лазерной гетероструктуры 3, содержащей активный слой 4, помещенный между двух оптически однородных ограничительных слоев 5 и 6, по одному с каждой стороны. С торцевых сторон лазерная гетероструктура 3 ограничена сколотыми зеркальными отражателями 7, определяющими длину L_ОР оптического резонатора Фабри-Перо. На отражатели 7 нанесены отражающие покрытия 8. На удаленной от активного слоя 4 поверхности ограничительного слоя 6 помещена полупроводниковая область вывода излучения 9 с выводящей поверхностью 10, расположенной на одной из оптических граней 11 области вывода 9. Ограничительный слой 6 и полупроводниковая область вывода излучения 9 составляют средство вывода излучения 12. Область вывода 9, которой является подложка 2, имеет продольное сечение в виде прямоугольника (см. фиг.1). Продольная длина L_ОВВ внутренней поверхности 13 области вывода 9, граничащая с лазерной гетероструктурой 3, равна длине L_ОР. С противоположной стороны продольная длина L_ОВН наружной поверхности 14 области вывода 9 также равна длине L_ОР. Условными линиями со стрелочками изображены направления вытекающего излучения под углом вытекания внутри области вывода 9 и выходного излучения под углом преломления к выводящей поверхности 10 на оптической грани 11 вне области вывода 9. Плоскость оптической грани 11 с выводящей поверхностью 10 помещена под углом наклона , является продолжением плоскости одного из отражателей 7 оптического резонатора, т.е. параллельна перпендикулярной плоскости. Вершина угла помещена на внутренней поверхности 13. На рассматриваемую оптическую грань 11 нанесено просветляющее покрытие 15. Плоскость противоположной оптической грани 11 является продолжением плоскости другого отражателя 7 и на нее нанесено отражающее покрытие 8. На удаленной от активного слоя 4 поверхности ограничительного слоя 5 лазерной гетероструктуры 3 помещен контактный слой 16 и на нем сформирован омический контакт 17. С противоположной стороны на наружной поверхности 14 области вывода излучения 9 (в данном случае на поверхности подложки 2) выполнен омический контакт 18.

Активный слой 4 выбран весьма толстым, толщиной d_a в пределах 0,1...2 мкм. Ограничительные слои 5 и 6 оптически однородны, их показатели преломления n_ОгС меньше n_a. Ограничительный слой 6, смежный с областью вывода 9 излучения (подложкой 2) выбран тонким, а именно, 0,5...0,06 мкм. Область вывода 9 излучения (для вытекающей волны) имеет показатель преломления n_ОВ больше показателя преломления n_ОгС ограничительного слоя, смежного с ним. Ширина запрещенной зоны области вывода 9 излучения либо очень незначительно превышает (не более чем на 0,03...0,04 эВ), либо равна ширине запрещенной зоны активного слоя 4. Различие в ширине запрещенной зоны обусловлено либо типом, либо уровнем легирования одного и того же материала, используемого в качестве активного слоя 4 и области вывода 9 излучения, что определяет большое значение коэффициента поглощения _OB, порядка 30 см^-1 (см. [6]). Толщина d_ОВ области вывода 9 излучения выбрана много больше суммы толщин активного слоя 4 d_a и оптически однородного однослойного ограничительного слоя 6 d_ОгС, смежного с областью вывода 9. Область вывода 9 ограничена сколотыми оптическими гранями 11, перпендикулярными к активному слою 4. Зеркальные отражатели 7, перпендикулярные к активному слою 4, оптического резонатора выполнены с коэффициентом отражения, близким к единице, а вывод генерируемого в объеме лазера 1 излучения при работе прибора осуществляется через плоскую выводящую поверхность 10, помещенную на оптических гранях 11 области вывода 9.

После приложения смещения к p-n переходу, который образован между, например, активным слоем 4 и ограничительным слоем 6, смежным с областью вывода 9, осуществляется инжекция неравновесных носителей в активный слой 4 и в нем возникает генерация излучения заданной длины волны и модового состава. Функционирование лазера 1 в режиме вытекающей моды происходит при условии, что ограничительный слой 6, примыкающий к области вывода 9 излучения, выбран весьма тонким для того, чтобы часть излучения распространялась в дополнительный слой и образовывало в нем вытекающую неволноводную волну под некоторым углом вытекания к p-n переходу, т.е., чтобы было реализовано условие вывода излучения в дополнительный слой 9. Для этого последний выбран с таким коэффициентом поглощения _OB вытекающего излучения, чтобы оно в нем сильно не поглощалось.

Известно из [7], что необходимым условием вытекания является выполнение соотношения n_эфф < n_ов [7], (1) где величина эффективного показателя преломления n_эфф может быть получена расчетным путем из соотношения = (2/)n_эфф [7, 5], где - - модуль комплексной величины постоянной распространения усиливаемой волны излучения в направлении, вдоль продольной оси, расположенной в активном слое 4, а - - длина волны излучения. При выполнении условия (1) усиление направляемых мод в активном слое 4 лазера 1 уменьшается и нарастает интенсивность излучения в виде волн, вытекающих под углом вытекания к плоскости активного слоя 4, равном " = arccos(n_эфф/n_OB) [7]. (2) Вывод вытекающего лазерного излучения происходит после по крайней мере одноразового преломления его на оптических гранях 11. Угол преломления выходного излучения на оптической грани 11 равен = arcsin(n_OBsin). (3) При этом авторами [5] (а также [6]) для решения ими поставленной задачи определено, что отношение (n_эфф/n_ОВ) изменяется в диапазоне 0 < (n_эфф/n_ОВ) 0,9986, (4) а угол вытекания при этом лежит в пределах 0 < 3^o. (5) Авторами [5] получены следующие основные параметры изготовленного лазера - прототипа [5]: пороговая плотность тока j_пор равна 7,7 (кА/см²), пороговый ток I_пор равен 7,0 (А при размере диода: длина L_ОР, равная 400 мкм, ширина W_АО, равная 225 мкм, толщина d_ОВ, равная 100 мкм (до 200 мкм); угол вытекания равен 3,0^o, угол падения порядка 10,5^o, выходная мощность в коротком импульсе порядка 3 Вт, дифференциальная эффективность порядка 35...40%, расходимость в вертикальной плоскости для выводимого через оптическую грань 11 лазерного излучения была равной приблизительно 2^o (вертикальной плоскостью нами определена плоскость, проходящая через продольную ось оптического резонатора и активной области и перпендикулярная активному слою).

Достоинством прототипа является малая расходимость для выводимого через оптическую грань вытекающего излучения, возможность получения высоких мощностей и низкая плотность излучения на выводящей поверхности оптической грани, обусловленные распределенным выводом излучения по всей длине активного слоя.

Однако прототипу присущи значительные недостатки: высокие значения пороговой плотности тока, которые по крайней мере были вдвое выше, в сравнении с обычными без вытекания лазерными диодами [5], и очень близкие значения (n_эфф/n_ОВ) до 0,9986, определившие малый диапазон используемых углов вытекания , в пределах более нуля и не более 3^o [5]. Кроме того, выбор материалов для области вывода с большим коэффициентом поглощения излучения (порядка 30 см^-1, см.[6]), большая толщина активного слоя 4 (0,1...2,0 мкм), и конструкция лазера, в частности, выбор угла наклона , равного нулю, ограничения, накладываемые выбором показателя преломления n_ОВ области вывода 9 превышающим показатель преломления n_ОгС, смежного с ней ограничительного слоя 6, - все это, в совокупности с высокой пороговой плотностью тока, не позволяет увеличивать длину оптического резонатора, ограничивает эффективность, выходную мощность излучения и расходимость излучения известных лазеров [5].

Технической задачей настоящего изобретения является снижение пороговой плотности тока, дальнейшее уменьшение астигматизма и угла расходимости в вертикальной плоскости, расширение диапазона различных направлений вывода лазерного излучения по отношению к оптической оси усиления в активном слое, а также увеличение эффективной длины оптического резонатора, что в совокупности приводит к повышению мощности, эффективности, яркости выходного излучения инжекционного лазера, срока службы и надежности его работы, при сохранении технологичности его изготовления.

Предложен инжекционный лазер, в котором в лазерную гетероструктуру введены две совокупности слоев I_i и II_j, где i=1, 2,...k и j=1, 2,...m, определены как целые числа, означающие порядковый номер слоев, исчисляемый от активного слоя, соответственно, с показателями преломления n_Ii и n_IIj, меньшими n_a, каждая содержащая по крайней мере по два слоя, помещенные, соответственно, на первой и противоположной второй поверхностях активного слоя, средство вывода излучения сформировано в виде совокупности слоев и области вывода, последняя выполнена по крайней мере из одной части, шириной W_ОВ, мкм, не менее W_АО, мкм, при этом совокупность, состоящая из лазерной гетероструктуры и присоединенной области вывода излучения, и область вывода излучения охарактеризованы следующими соотношениями показателей преломления n_эфф и n_ОВ, длины L_ОР и толщины d_ОВ: arccos(n_эфф/n_ОВ) arccos(n_{эфф min}/n_ОВ), при n_{эфф min} больше n_min, где n_{эфф min} - минимальное значение n_эфф из всех возможных n_эфф для представляющих практическую ценность множества лазерных гетероструктур с областями вывода излучения, n_min - наименьший из показателей преломления n_Ii, n_IIj.

В преимущественных случаях исполнения устройства область вывода излучения выполняют из полупроводникового материала с шириной запрещенной зоны E_ОВ, эВ, превышающей E_a.

Для увеличения мощности и яркости выходного излучения, а также эффективности и надежности работы инжекционного лазера, целесообразно по крайней мере в одной из совокупностей слоев лазерной гетероструктуры выполнить по крайней мере один слой с показателем преломления не менее n_ОВ.

Для снижения потерь, связанных с растеканием инжекционных токов, а также получения дифракционно-ограниченной расходимости выходного излучения в плоскости, параллельной слоям лазерной гетероструктуры, активную область выполняют полосковой.

Для увеличения мощности, выходящей из области вывода, на оба отражателя оптического резонатора помещены отражающие покрытия с коэффициентом отражения, близким к единице.

Для случая подложки, в которой отсутствует краевое (межзонное) поглощение лазерного излучения, областью вывода излучения может являться подложка.

В случае выполнения омических контактов на внешней поверхности области вывода излучения последнюю следует выполнять электропроводной.

В другом случае для увеличения выходной мощности область вывода излучения следует выполнять из материала, имеющего коэффициент поглощения _OB менее 0,3 см^-1. При этом омический контакт со стороны области вывода излучения может быть сформирован либо на последнем слое из совокупности слоев, входящей в средство вывода излучения, либо к слою совокупности, входящей в средство вывода излучения, имеющего наименьшее значение ширины запрещенной зоны среди слоев указанной совокупности и выполненному электропроводным. Кроме того, для упрощения технологии изготовления при области вывода излучения, имеющей коэффициент поглощения _OB менее 0,3 см^-1, целесообразно ее поверхностную часть толщиной 0,3 мкм и не более ширины W_АО, граничащую с последним слоем совокупности, входящей в средство вывода излучения, выполнять электропроводной, и к ней формировать омический контакт.

Возможны различные модификации конструкции области вывода излучения.

В одном случае для получения выходного луча в направлении, перпендикулярном выводящей грани, предложено по крайней мере одну плоскость оптической грани выполнять под углом наклона , равным arccos (n_эфф/n_ОВ), при этом длину L_ОВВ выбирать более длины L_ОВН, а выводящую поверхность помещать на указанной оптической грани.

Для получения одностороннего излучения другую плоскость оптической грани следует располагать перпендикулярно продольной оси оптического резонатора и на ней формировать отражающее покрытие с коэффициентом отражения, близким к единице, а толщину d_ОВ области вывода выбрать не менее d_ОВ (L_ОР + L_ОВВ) tg [arccos(n_эфф/n_ОВ)]/[1 + tg² (arccos (n_эфф/n_ОВ))] .

Для получения двустороннего излучения обе плоскости оптической грани с выводящими поверхностями следует помещать под равными углами наклона . Дополнительно для снижения пороговых потерь, а, следовательно, для увеличения эффективности и выходной мощности предложено отражающее покрытие с коэффициентом отражения, близким к единице, формировать по крайней мере на одной помещенной под указанным ранее углом наклонах оптической грани, со стороны ее границы с лазерной гетероструктурой на расстоянии, равном L_ОВВ sin [arccos( n_эфф/n_ОВ)].

Кроме того, для упрощения технологии изготовления по сравнению с предшествующими случаями и уменьшения пороговых потерь для случая L_ОВВ меньше L_ОВН предложено плоскость по крайней мере одного отражателя оптического резонатора со стороны оптической грани с выводящей поверхностью помещать под тем же углом наклона , что и плоскость указанной оптической грани.

В другом случае предложено плоскости оптических граней помещать перпендикулярно продольной оси оптического резонатора, длину L_ОВВ выбрать равной длине L_OBH; выводящую поверхность помещать по крайней мере на одной оптической грани, при этом лазерная гетероструктура с присоединенной областью вывода излучения будут охарактеризованы следующими соотношениями показателей преломления n_эфф и n_ОВ.

arccos(n_эфф/n_ОВ) < arccos(1/n_ОВ).

Для случая с двухсторонним выводом на обеих оптических гранях с выводящими поверхностями следует выполнять просветляющие покрытия, а толщину d_ОВ выбирать не менее d_ОВ L_OP tg [arccos (n_эфф/n_ОВ)].

Для случая с односторонним выводом для уменьшения потерь при отражении от одной неизлучающей оптической грани следует выполнять на одной из оптических граней отражающие покрытия с коэффициентом отражения, близким к единице, на другой, являющейся выводящей поверхностью, формировать просветляющее покрытие, при этом толщину d_ОВ выбирать не менее d_ОВ 2L_ОР tg [arccos(n_эфф/n_ОВ].

Для обеспечения вывода излучения через наружную поверхность области вывода предложено по крайней мере одну плоскость оптической грани выполнять под углом наклона , выбираемом в диапазоне при этом длину L_ОВВ следует выбирать менее длины L_ОВН, выводящую поверхность с выполненными на ней просветляющими покрытиями размещать на наружной поверхности области вывода.

Для получения однолучевого излучения предложено другую плоскость оптической грани располагать перпендикулярно продольной оси оптического резонатора, а толщину d_ОВ выбирать не менее d_ОВ (L_ОР + L_OBB) tg [arccos(n_эфф/n_ОВ)].

Для получения двулучевого излучения предложено плоскости обеих оптических граней помещать под указанным углом наклона , а толщину d_ОВ выбирать не менее d_ОВ 0,5 (L_ОР + L_OBB) tg [arccos (n_эфф/n_ОВ)]/[1 - tg[arccos (n_эфф/n_ОВ)]].

Для однолучевого либо двулучевого вывода излучения перпендикулярно к выводящей плоскости угол наклона оптической грани области вывода выбирают равным Для увеличения выходной мощности излучения путем снижения пороговых потерь предложено на наружной поверхности области вывода либо на площади проекции одной из оптических граней формировать отражающее покрытие с коэффициентом отражения, близким к единице, либо на 0,4...0,6 площади проекции оптической грани формировать отражающее покрытие с коэффициентом отражения, близким к единице, а на остальной части площади проекции выполнять выводящую поверхность.

Существом настоящего изобретения являются введенные нами неочевидные диапазоны изменения составов и толщин слоев всей гетероструктуры, в том числе активного слоя, совокупности слоев, являющиеся множеством ограничительных слоев, причем по крайней мере одна из таких совокупностей слоев входит составной частью в средство вывода и граничит с областью вывода, предложен расширенный диапазон углов вытекания , оригинальны конструкции области вывода вытекающего излучения и сформированного средства вывода излучения с введением наклонных оптических граней с заданными диапазонами углов наклона , ширина области вывода выбрана не менее ширины активной области. Вся совокупность существенных признаков предложенного устройства обеспечивает такие условия для вывода вытекающих мод из активной области, при которых значительно снижены величина порогового тока и увеличена эффективная длина оптического резонатора при повышенных выходной мощности, яркости, при дальнейшем снижении астигматизма и угла расходимости, а также расширении диапазона изменений направления выходного излучения.

Настоящее изобретение будет понятно из фиг. 2-15.

На фиг. 2-10 схематично изображены продольные (вдоль оси оптического резонатора) сечения различных конструкций предлагаемого инжекционного лазера, а именно, на фиг. 2-4 - с односторонним выводом излучения и длиной L_ОВВ большей длины L_ОВН области вывода, а также на фиг. 2 - с плоскостями отражателей оптического резонатора, перпендикулярными его продольной оси, на фиг.3 - с одной плоскостью отражателя оптического резонатора, перпендикулярной его продольной оси, а другой наклонной, продолжающей плоскость оптической грани с выводящей поверхностью, на фиг. 4 - с плоскостями отражателей оптического резонатора, продолжающими плоскости наклонных оптических граней, на фиг. 5-7 - с длиной L_ОВВ меньшей длины L_OBH и с плоскостями отражателей оптического резонатора, перпендикулярными его продольной оси, а также на фиг. 5 - с двумя наклонными оптическими гранями и двухлучевым выводом излучения, на фиг. 6 - с одной наклонной оптической гранью и однолучевым выводом излучения, на фиг. 7 - с двумя наклонными оптическими гранями и однолучевым выводом излучения; на фиг. 8-10 - с плоскостями отражателей оптического резонатора и оптическими гранями области вывода, перпендикулярными продольной оси оптического резонатора, а также на фиг. 8 - с двусторонним выводом излучения, на фиг. 9 - с длиной L_ОВВ большей длины L_ОР, однократным отражением в области вывода и с односторонним выводом излучения, на фиг. 10 - с двукратным отражением в области вывода и с односторонним выводом излучения.

На фиг. 11 схематично изображено сечение вдоль продольной оси оптического резонатора конкретной гетероструктуры (в соответствии с примерами 1 - 4 предложенного инжекционного лазера).

На фиг. 12 схематично изображено изменение коэффициента преломления по сечению гетероструктуры, изображенного на фиг. 11.

На фиг. 13 - 15 схематично изображены поперечные сечения конструкции предлагаемого инжекционного лазера в соответствии с фиг.2-10, при различных вариантах выполнения омического контакта со стороны размещения средства вывода излучения, а именно, на фиг. 13 - на наружной поверхности области вывода излучения, т.е. на подложке или полупроводниковом слое, на фиг. 14 - на электропроводном слое, имеющем наименьшее значение ширины запрещенной зоны среди совокупности слоев, примыкающих к области вывода излучения, на фиг. 15 - на электропроводной внутренней поверхности области вывода излучения, граничащей с лазерной гетероструктурой.

На фиг. 16 графически изображено распределение выходного излучения в дальнем поле предложенного инжекционного лазера, для конструкций в соответствии с фиг.8-10.

Предложенный инжекционный лазер 1 (см. фиг.2) состоит из подложки 2, лазерной гетероструктуры 3, содержащей активный слой 4, помещенный между совокупностями 5 и 6, соответственно, слоев I_i и II_j. С торцевых сторон лазерная гетероструктура 3 ограничена зеркальными отражателями 7 с отражающими покрытиями 8, определяющими длину L_ОР оптического резонатора Фабри-Перо, аналогично устройству прототипа [5]. На удаленной от активного слоя 4 поверхности слоев II_m совокупности 6 помещена полупроводниковая область вывода излучения 9 с выводящей поверхностью 10, расположенной на одной из оптических граней 11 области вывода 9. Совокупность 6 слоев II_j и полупроводниковая область вывода излучения 9 составляют средство вывода излучения 12. Область вывода 9 имеет продольное сечение, схематично изображенное на фиг.2. Она выполнена с внутренней поверхностью 13 продольной длины L_OBB большей продольной длины L_OBH противолежащей наружной поверхности 14. На фиг.2, а также последующих фиг. 3 - 10 условными линиями со стрелочками изображены направления вытекающего излучения под углом вытекания внутри области вывода 9 и выходного излучения вне области вывода 9. Плоскость оптической грани 11 с выводящей поверхностью 10 отклонена на угол наклона от плоскости, перпендикулярной к продольной оси оптического резонатора, далее перпендикулярной плоскости, причем угол наклона направлен внутрь по отношению к последней, т.е. угол наклона по абсолютной величине превышает нуль градусов. На рассматриваемую оптическую грань 11 нанесено просветляющее покрытие 15. Плоскость противоположной оптической грани 11 является продолжением плоскости одного из отражателей 7 и на нее нанесено отражающее покрытие 8. На поверхности совокупности 5 слоев I_k лазерной гетероструктуры 3 помещен контактный слой 16 и на нем сформирован омический контакт 17. С противоположной стороны на наружной поверхности 14 области вывода излучения 9 (в данном случае на поверхности подложки 2) выполнен омический контакт 18.

Конструкция лазера 1, изображенного на фиг.3, отличается от конструкции, изображенной на фиг.2, тем, что плоскость отражателя 7 оптического резонатора со стороны оптической грани 11 с выводящей поверхностью 10 является продолжением плоскости указанной оптической грани 11.

Конструкция лазера 1, изображенного на фиг.4, отличается от конструкции, изображенной на фиг.2, тем, что плоскости обеих оптических граней 11 помещены под углом наклона к плоскости, перпендикулярной к продольной оси оптического резонатора, с вершинами углов на внутренней поверхности 13, направленных внутрь по отношению к последней. При этом на один торец прибора нанесено просветляющее покрытие 15, а на другой торец - отражающее 8.

Конструкция лазера 1, изображенного на фиг. 5, отличается от конструкции, изображенной на фиг.4, тем, что внутренняя поверхность области вывода 9 выполнена длиной L_OBB меньшей длины L_OBH ее наружной поверхности 14. Иначе, плоскости обеих оптических граней 11 помещены под углами наклона к перпендикулярной плоскости, направленными наружу по отношению к последней, с вершинами углов , расположенными на внутренней поверхности 13, и в данном случае выбранными в диапазоне, определяемом Далее отличие заключается в том, что выводящие поверхности 10 расположены на наружной поверхности 14 в областях проекций на нее оптических граней 11.

Конструкция лазера 1, изображенного на фиг.6, отличается от конструкции, изображенной на фиг. 5, тем, что одна оптическая грань 11 является продолжением отражателя 7 оптического резонатора, а другая помещена под углом наклона , выбранным равным при этом выводящая поверхность 10 расположена в месте проекции наклонной оптической грани 11 на наружную поверхность 14 области вывода 9.

Конструкция лазера 1, изображенного на фиг. 7, отличается от конструкции, изображенной на фиг. 6, только тем, что на одну из выводящих поверхностей 10 нанесено отражающее покрытие 8.

Конструкции лазера 1, изображенные на фиг. 8 - 10, имеют отличия от конструкции лазера прототипа, изображенного на фиг. 1. Для конструкции, изображенной на фиг. 10, толщина d_ОВ области вывода 9 излучения превышает более чем в два раза апертуру выходного излучения прототипа. Кроме того, на оптической грани 11 со стороны вывода излучения на площади W_AOL_OPtg, смежной с внутренней поверхностью нанесено отражающее покрытие 8. Для конструкций, изображенных на фиг. 8 и 9, длины L_ОВВ и L_ОВН превышают длину L_ОР. На фиг. 8 - 10, также как на фиг.1 (см. [5]), изображено, что направление выходного излучения составляет с нормалью выводящей плоскости 10 угол преломления (3).

Конкретный вариант лазерной гетероструктуры 3, схематично изображенной на фиг. 11, содержит слои 1; совокупности 5: 19 - 21, где слой 19 - внешний, граничащий с контактным слоем 16; подслои активного слоя 4: 22-24; слои II_j совокупности 6: 25- 27, где слой 27 -внешний, граничащий с областью вывода 9. Слои 25-27 и область вывода 9 образуют средство вывода излучения 12.

На фиг. 13 - 15 изображены конструкции лазеров 1 с различными вариантами омических контактов. Мезаполоска 28, формирующая полосковую активную область, ограничена с боковых сторон барьерными областями/слоями 29. Омический контакт 17 помещен на контактном слое 16, а омический контакт 18, в соответствии с фиг. 13, размещен на наружной поверхности 14 области вывода 9.

Для случаев, изображенных на фиг. 14 и фиг. 15, предложены варианты изготовления планарных омических контактов при выполнении всей или части области вывода 9 из полуизолирующего материала.

Для случая, в соответствии с фиг. 14, омический контакт 18 выполнен на слое 26, обладающим наименьшей шириной запрещенной зоны среди подслоев ограничительного слоя 6 (см. фиг.11).

Для случая, в соответствии с фиг. 15, область вывода 9 состоит из двух частей в виде слоев, а именно, одного электропроводного слоя 30, примыкающего внешнему слою 27 совокупности 6, и другого, очень слабо поглощающего излучение, полуизолирующего слоя 31 области вывода 9. Омический контакт 18 выполнен к слою 30.

Предлагаемое устройство работает аналогично устройству прототипа [5], т. е. при подключении к источнику питания предлагаемого устройства вывод генерируемого в объеме лазера 1 излучения осуществляется через область вывода 9 излучения в средстве вывода излучения 12. Выводящая поверхность 10 помещена либо на оптические грани 11, либо на наружной поверхности 14 области вывода 9. Отметим, что выводя