Инжекционный лазер

Инжекционный лазер

Реферат

 

Использование: квантовая электронная техника, а именно эффективные, высокомощные и компактные полупроводниковые инжекционные источники излучения с узкой диаграммой направленности, 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. Сущность изобретения: предложена оригинальная конструкция оптического резонатора, в которой в объем среды оптического резонатора включен не только активный объем области усиления с вытекающим усилением, но и пассивный объем области втекания, сформированные с соответствующим образом выполненными составами, толщинами, числом слоев лазерной гетероструктуры, конфигурациями оптических граней области втекания, омическими контактами и слоями металлизации, что позволило практически разграничить область формирования мод лазерного излучения и область инжекции и стимулированной рекомбинации неравновесных носителей. Предложены также высокоэффективные лазеры с выводом лазерного излучения в направлении, перпендикулярном к плоскости активного слоя, а также лазеры с множеством лазерных лучей, в том числе с их автономным включением. Техническим результатом изобретения является снижение пороговой плотности тока, увеличение дифференциальной эффективности, уменьшение астигматизма и угла расходимости выходного излучения в вертикальной и в горизонтальной плоскостях, улучшение спектральных характеристик лазерного излучения, расширение диапазона направлений вывода лазерного излучения по отношению к продольной оси усиления в активном слое, а также увеличение эффективной длины оптического резонатора, что в совокупности приводит к повышению мощности, эффективности, ресурса и надежности работы инжекционного лазера, в том числе многолучевого при упрощении технологии его изготовления. 34 з.п. ф-лы, 22 ил.

Настоящее изобретение относится к квантовой электронной технике, а именно к эффективным, высокомощным и компактным полупроводниковым инжекционным источникам излучения с узкой диаграммой направленности, 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.

Известны различные типы инжекционных лазеров: 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 [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: - высокая астигматичность излучения, обусловленная ограниченным размером тела свечения в направлении, перпендикулярном слоям гетероструктуры; - нарушение одномодового режима генерации 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); - длина волны лазерного излучения чувствительна к амплитуде тока накачки; малые площади тела свечения, для которых обеспечивается дифракционная расходимость излучения, ограничивают создание полупроводникового лазера, обладающего высокой мощностью выходного излучения и одновременно высокой надежностью.

Создание полупроводниковых источников излучения, 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, эB, и два ограничительных слоя, помещенные, соответственно, на первой и противоположной второй поверхностях активного слоя, область усиления шириной W_oy мкм, и длиной L_oy вдоль продольной оси усиления, ограниченная торцевыми поверхностями, отражатели, оптический резонатор, омические контакты, слои металлизации, покрытия, и, по крайней мере, с одной стороны активного слоя дополнительный слой, названный областью втекания излучения, имеющей показатель преломления n_ов коэффициент оптических потерь лазерного излучения _ов, см^-1, толщину d_ов, мкм, ширину W_ов, мкм, длину вдоль продольной оси усиления области усиления, определяемую через длину L_овв, мкм, ее внутренней поверхности на границе с ограничительным слоем и через длину L_овн, мкм, ее наружной поверхности с противоположной стороны, и ограниченной оптическими гранями, направленными под углами наклона относительно плоскости, перпендикулярной к продольной оси усиления области усиления, названной перпендикулярной плоскостью, с вершиной угла наклона , расположенной на внутренней поверхности, причем в работающем устройстве угол, образованный в области втекания излучения нормалью фронта лазерного вытекающего излучения с плоскостью активного слоя, обозначен углом вытекания и равен arccos (n_эфф/n_ов), а условие вытекания излучения из активного слоя в область втекания излучения выполнено при превышении показателя преломления n_ов над эффективным показателем преломления n_эфф для совокупности, состоящей из лазерной гетероструктуры и присоединенной к ней области втекания излучения.

Схематичное изображение конструкции известного инжекционного лазера (далее лазера) 1 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, параллельными перпендикулярной плоскости (т.е. с углами наклона , равными нулю), и с односторонним выводом излучения.

Известный лазер 1 (см. фиг. 1) состоит из подложки 2, лазерной гетероструктуры (далее гетероструктура) 3, содержащей активный слой 4, помещенный между двух оптически однородных ограничительных слоев 5 и 6. С торцевых сторон лазерная гетероструктура 3 ограничена торцевыми плоскими поверхностями 7, выполняющими роль отражателей оптического резонатора, определяющими длину L_ор оптического резонатора (Фабри-Перо). На них нанесены отражающие покрытия 8 с коэффициентом отражения, близким к единице. На удаленной от активного слоя 4 поверхности ограничительного слоя 6 помещена область втекания излучения (далее область втекания) 9. Область втекания 9, которой является подложка 2, имеет продольное сечение в виде прямоугольника (см. фиг.1) с продольной длиной L_овв внутренней поверхности 10, граничащей с гетероструктурой 3, равной длине L_oy и длиной L_овн, противолежащей наружной поверхности 11, также равной длине L_oy. Условными линиями со стрелочками изображены направления вытекающего излучения под углом вытекания внутри области втекания 9 и выходного излучения под углом преломления вне области втекания 9. Плоскости оптических граней 12 (далее "грань", одна из них 12-1, другая 12-2), помещенные под углами наклона ,, равными нулю, являются продолжением плоскостей отражателей оптического резонатора. На одну оптическую грань 12-1 нанесено антиотражающее покрытие 13, на другую грань 12-2 - отражающее покрытие 8. На удаленной от активного слоя 4 поверхности ограничительного слоя 5 гетероструктуры 3 помещен контактный слой 14 и на нем сформирован омический контакт 15. С противоположной стороны на наружной поверхности 11 области втекания 9 (в данном случае на поверхности подложки 2) выполнен омический контакт 16.

Активный слой 4 выбран весьма толстым, толщиной d_а в пределах 0,1...2 мкм. Ограничительные слои 5 и 6 оптически однородны, их показатели преломления n_огс меньше n_а. Ограничительный слой 6, смежный с областью втекания 9 (подложкой 2) выбран тонким, а именно 0,5...0,06 мкм. Область втекания 9 имеет показатель преломления n_ов больше показателя преломления n_огс ограничительного слоя, смежного с ним. Активный слой 4 и область втекания 9 имеют один и тот же состав - полупроводник арсенид галлия, что определяет большое значение коэффициента поглощения _ов, порядка 30 см^-1 (см. [6]). Толщина d_ов области втекания 9 выбрана много больше суммы толщин активного слоя 4 d_а и оптически однородного однослойного ограничительного слоя 6 d_огс, смежного с областью втекания 9. Область втекания 9 ограничена сколотыми гранями 12, перпендикулярными к активному слою 4.

После приложения смещения к p-n переходу, который образован между, например, активным слоем 4 и ограничительным слоем 6, смежным с областью втекания 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, выбран весьма тонким для того, чтобы часть излучения распространялась в дополнительный слой и образовывало в нем вытекающую волну под некоторым углом вытекания к p-n переходу, т. е., чтобы было реализовано условие вывода излучения в дополнительный слой 9.

Известно из [7], что необходимым условием вытекания является выполнение соотношения n_эфф < n_ов, (1) где величина эффективного показателя преломления n_эфф может быть получена расчетным путем из соотношения = (2/)n_эфф [7], 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 [7] = arccos(n_эфф/n_oв). (2) Вывод вытекающего лазерного излучения происходит после, по крайней мере, одноразового преломления его на грани 12. Угол преломления выходного излучения на грани 12 равен = arcsin(n_овsin). (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. (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, выходная мощность в коротком импульсе порядка 3 Вт, дифференциальная эффективность порядка 35.40%, расходимость (угол расходимости ₁ в вертикальной плоскости для выводимого через грань 12 лазерного излучения была равной приблизительно 2^o. Вертикальной плоскостью названа плоскость, проходящая через продольную ось усиления и перпендикулярная активному слою 4.

Достоинством прототипа является малая расходимость для выводимого через грань 12 вытекающего излучения, возможность получения высоких мощностей и низкая плотность излучения на выводящей поверхности грани 12, обусловленные распределенным выводом излучения по всей длине активного слоя 4.

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 малый диапазон предлагаемых углов вытекания (5) в пределах более нуля и не более 3^o, большой угол расходимости ₂ выходного излучения в плоскости, перпендикулярной к вертикальной плоскости и проходящей через ось направления вытекающего из середины активной области излучения, условно названной горизонтальной плоскостью. Кроме того, выбор одинаковых материалов для области втекания 9 с большим коэффициентом поглощения излучения (порядка 30 см^-1 см. [6]), большая толщина активного слоя 4 (0,1...2,0 мкм), конструкция лазера 1, в частности, выбор угла наклона , равного нулю, ограничения, накладываемые выбором показателя преломления n_ов области втекания 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]. Следует также отметить технологическую сложность изготовления отражающих покрытий 8 на отражатели оптического резонатора и антиотражающих покрытий 13 на грани 12 области втекания 9, расположенных в непосредственной близости.

Технической задачей настоящего изобретения является снижение пороговой плотности тока, увеличение дифференциальной эффективности, уменьшение астигматизма и угла расходимости выходного излучения в вертикальной и в горизонтальной плоскостях, улучшение спектральных характеристик лазерного излучения, расширение диапазона направлений вывода лазерного излучения по отношению к продольной оси усиления в активном слое, а также увеличение эффективной длины оптического резонатора, что в совокупности приводит к повышению мощности, эффективности, ресурса и надежности работы инжекционного лазера, в том числе многолучевого, при упрощении технологии его изготовления.

Предложен инжекционный лазер, в котором, по крайней мере, часть среды оптического резонатора выполнена, по крайней мере, из части области втекания и, по крайней мере, из части области усиления, при этом, по крайней мере, один из отражателей оптического резонатора выполнен с коэффициентом отражения, выбранным из диапазона более нуля и менее единицы, активный слой сформирован, по крайней мере, из одного подслоя, ограничительные слои сформированы, соответственно, из ограничительных подслоев I; и I_i и II_j, где i= 1,2, . . . k и j=1,2,..m, определены как целые числа, означающие порядковый номер ограничительных подслоев, исчисляемый от активного слоя, соответственно, с показателями преломления n_Ii и n_IIj), меньшими n_a, и с шириной запрещенных зон E_Ii, E_IIj, в каждом ограничительном слое выполнено, по крайней мере, по одному ограничительному подслою, дополнительно введены барьерные области, область усиления выполнена, по крайней мере, одна, область втекания прозрачна для лазерного излучения, выполнена, по крайней мере, одна и, по крайней мере, из одной части, углы наклона , по крайней мере, один из них, по абсолютной величине более нуля, причем угол наклона условно назван положительным при образовании острого угла оптической грани с активным слоем и отрицательным при образовании тупого угла с последним, в работающем устройстве область усиления охарактеризована дополнительно введенными коэффициентом G_oy, см^-1 полного усиления излучения, распространяемого в области усиления, коэффициентом усиления G_ви, см^-1 вытекающего излучения из активного слоя в область втекания и коэффициентом суммарных потерь _оуп, см^-1 для распространяемого в ней излучения, а область втекания охарактеризована введенным коэффициентом пороговых потерь _овп, см^-1 при этом в работающем устройстве разность коэффициентов усиления G_oy, см^-1 и G_ви, см^-1, выбрана менее величины коэффициента _оуп, см^-1 величина коэффициента G_ви, см^-1, выбрана более величины коэффициента _овп, см^-1, а условие вытекания излучения из активного слоя в область вытекания излучения определено соотношениями: причем 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 втекания излучения, n_nmin - наименьший из показателей преломления n_Ii, n_IIj.

В преимущественных случаях исполнения устройства область усиления выбрана полосковой; ширина и длина области втекания излучения выполнены, соответственно, не менее ширины и длины области усиления; толщина области втекания излучения выбрана из диапазона 5...50000 мкм; область втекания излучения выполнена из оптически однородного материала со спектральной полосой прозрачности для длины волны , мкм, лазерного излучения работающего устройства. В тех случаях, когда область втекания излучения выполнена из полупроводника, желательно иметь его ширину запрещенной зоны E_ов, эВ, превышающую E_а, эВ, более чем на 0,09 эВ.

Для упрощения технологии изготовления область втекания излучения выполнена в виде подложки; может быть электропроводной, при этом омический контакт сформирован к наружной поверхности области втекания излучения.

Для увеличения эффективной длины оптического резонатора и выходной мощности часть объема области втекания излучения, граничащая с лазерной гетероструктурой, толщиной не более W_oy, мкм, электропроводна, остальной объем выполнен из материала, имеющего коэффициент оптических потерь _ов не более 0,1 см^-1, а омический контакт выполнен к электропроводной части области втекания излучения; или область втекания излучения выполнена, имеющей коэффициент оптических потерь _ов не более 0,1 с^-1 омический контакт со стороны области втекания излучения выполнен к одному из электропроводных ограничительных подслоев, расположенному между активным слоем и областью втекания излучения и имеющему наименьшее значение ширины запрещенной зоны.

Для изготовления устройства с малым углом отклонения вытекающего лазерного луча от оси усиления в области усиления, по крайней мере, один из ограничительных подслоев выполнен с показателем преломления не менее n_ов.

Для упрощения технологии изготовления устройства, торцевая поверхность области усиления, по крайней мере, с одной стороны области усиления выполнена с тем же углом наклона и тем же коэффициентом отражения, что и смежная с ней оптическая грань области втекания.

Возможны различные модификации инжекционного лазера.

Для снижения пороговой плотности тока, увеличения эффективности и мощности, уменьшения угла расходимости в вертикальной плоскости при реализации вывода лазерного излучения через оптическую грань области втекания при нормальном падении на нее, по крайней мере, одна оптическая грань области втекания, выполненная в виде отражателя оптического резонатора, сформирована с положительным углом наклона , равным углу вытекания Для решения тех же технических задач, но при реализации вывода лазерного излучения перпендикулярно к плоскости активного слоя, по крайней мере, одна оптическая грань области втекания сформирована с отрицательным углом наклона , равным (/4)-(/2), и, по крайней мере, часть наружной поверхности области втекания, по крайней мере, в месте проекции на нее сформированной оптической грани области втекания выполнена в виде отражателя оптического резонатора; или, по крайней мере, одна оптическая грань области втекания сформирована с положительным углом наклона , равным (/4)+(/2), и, по крайней мере, часть поверхности устройства, противолежащей области втекания, по крайней мере, в месте проекции на нее сформированной оптической грани области втекания выполнена в виде отражателя оптического резонатора. Для уменьшения угла расходимости выходного лазерного излучения в вертикальной плоскости в указанных выше модификациях предложенных лазеров другая оптическая грань области втекания сформирована с углом наклона ,, равным нулю, при этом на указанной оптической грани области втекания выполнено отражающее покрытие.

Для улучшения пространственно-спектральных характеристик, по крайней мере, один из отражателей оптического резонатора выполнен в виде внешнего отражателя, при этом, по крайней мере, один из отражателей оптического резонатора выполнен в виде плоского зеркала, или в виде цилиндрического зеркала, или в виде сферического зеркала, или в виде дифракционной решетки.

Для получения на выходном отражателе множества лазерных лучей, в том числе пространственно разделенных друг от друга и автономно включаемых рабочим током, по крайней мере, две области усиления с одинаковыми углами вытекания сформированы на внутренней поверхности, по крайней мере, одной области втекания, при этом в преимущественных случаях исполнения, к каждой области усиления с внешней стороны лазерной гетероструктуры выполнен автономный омический контакт, области усиления сформированы по крайней мере, из двух последовательностей областей усиления, в каждой из которых размещено, по крайней мере, две области усиления, причем оси усиления каждой области усиления в каждой последовательности параллельны между собой и помещены в плоскости активного слоя под прямым углом к оптическим граням единой для каждой последовательности области втекания; со стороны области втекания, по крайней мере, на части наружных поверхностей указанных единых областей втекания омические контакты и слои металлизации к ним выполнены в виде полос, по крайней мере, слоев металлизации для каждой указанной последовательности областей усиления; а со стороны размещения лазерной гетероструктуры слои металлизации к автономным омическим контактам выполнены в виде изолированных полос, размещенных параллельно осям усиления областей усиления.

Для увеличения выходной мощности, уменьшения толщины области втекания и улучшения условий отвода тепла области усиления сформированы, по крайней мере, вдоль одной линии, параллельной продольным осям усиления областей усиления, при этом шаг между началами областей усиления равен 2d_ов/tg, а наружная поверхность, по крайней мере, в местах проекций на нее под углом вытекания областей усиления выполнена оптически отражающей; или, по крайней мере, по одной области усиления, имеющих одинаковые углы вытекания , сформировано на противоположных поверхностях области втекания излучения вдоль двух линий, параллельных между собой и продольным осям усиления областей усиления, при кратчайшем расстоянии между началами областей усиления на противоположных сторонах области втекания, равном d_ов/sin. Для последовательного по току соединения областей усиления в лазерах с электропроводной частью области втекания, по крайней мере, две рядом размещенные области усиления электрически разделены по току вплоть до непроводящей части объема области втекания, а омические контакты указанных областей усиления электрически соединены по току слоем металлизации.

Существом настоящего изобретения является оригинальная конструкция оптического резонатора, в которой в объем среды оптического резонатора включен не только активный объем области усиления с вытекающим усилением, но и пассивный объем области втекания, сформированные с соответствующим образом выполненными составами, толщинами, числом слоев лазерной гетероструктуры, конфигурациями оптических граней области втекания, омическими контактами и слоями металлизации, что позволило практически разграничить область формирования мод лазерного излучения и область инжекции неравновесных носителей и их стимулированной рекомбинации.

Настоящее изобретение будет понятно из фиг. 2 -22.

На фиг.2-8 схематически изображены продольные (вдоль оптической оси усиления области усиления) сечения различных конструкций предлагаемого инжекционного лазера с торцевыми поверхностями области усиления, выполненными в виде плоскостей, продолжающих плоскости соответствующих оптических граней, с односторонним выводом излучения, а именно: на фиг. 2-4 - с оптическими гранями области вытекания излучения, выполненными в виде отражателей оптического резонатора, а также на фиг.2 - с двумя наклонными гранями с углом наклона ,, равным , на фиг.3 - с внешним отражателем в виде плоского зеркала к одной из наклонных граней, на фиг.4 - с одной оптической гранью с углом наклона , равным нулю, на фиг.5-8 - с частями наружной поверхности области втекания излучения, выполненными в виде отражателей оптического резонатора, а также на фиг.5 - с двумя наклонными оптическими гранями области вытекания излучения с отрицательными углами наклона ,, равными (/4-/2), на фиг.6 - с внешним отражателем в виде дифракционной решетки к одной из наклонных оптических граней, на фиг.7 - с другой оптической гранью с углом наклона ,, равным нулю, на фиг. 8 - с одной наклонной оптической гранью области втекания излучения с положительным углом наклона и другой наклонной оптической гранью с отрицательным углом наклона.

на фиг. 9-10 - схематически изображены продольные сечения конструкций с частями внешней поверхности лазерной гетероструктуры, выполненными в виде отражателей оптического резонатора, а также на фиг. 9 - с двумя наклонными оптическими гранями с углами наклона ,, равным (/4+/2), на фиг. 10 с одной наклонной оптической гранью с углом наклона ,, равным (/4+/2),, и другой - с углом наклона ,, равным нулю.

На фиг. 11-13 схематично изображены поперечные сечения конструкции предлагаемого инжекционного лазера в соответствии с различными вариантами выполнения омического контакта со стороны размещения области втекания, а именно, на фиг.11 - на наружной поверхности области втекания излучения, на фиг. 12 - на электропроводящем подслое ограничительного слоя, смежного с областью втекания излучения, на фиг. 13 - на электропроводящей части области втекания, граничащей с лазерной гетероструктурой.

На фиг. 14-15 схематически изображены продольное (фиг. 14) и поперечное (фиг. 15) сечение предложенных инжекционных лазеров, соединенных по току последовательно-параллельно областями усиления, при одной области втекания.

На фиг. 16-18 схематически изображены продольные сечения, а на фиг. 19 - поперечное сечение предложенного лазера 1 с множеством, автономно управляемых током, областей усиления при единых областях втекания для ряда последовательностей областей усиления, а именно: на фиг. 16 - с двумя наклонными оптическими гранями области втекания излучения с положительными углами наклона (см. фиг.9) и выводом лазерного излучения в направлении перпендикулярном к плоскости активного слоя, на фиг. 17 - с одной наклонной оптической гранью оптического резонатора с положительным углом наклона и второй наклонной оптической гранью с отрицательным углом наклона (см. фиг.8) и выводом лазерного излучения в направлении, перпендикулярном к плоскости активного слоя.

на фиг. 18 - с двумя наклонными оптическими гранями области втекания излучения с положительными углами наклона (см. фиг.2), и выводом лазерного излучения под углом к плоскости активного слоя.

На фиг.20-21 схематично изображены продольные сечения предложенного лазера 1, с последовательно соединенными по току областями усиления, размещенными вдоль своих осей усиления и с единой областью втекания, а также на фиг. 20 - с размещением 3-х областей усиления на внутренней поверхности области втекания, на фиг. 21 - с размещением 4-х областей усиления на обеих поверхностях области втекания.

На фиг.22 схематично изображено сечение типичной гетероструктуры предложенного инжекционного лазера 1 в соответствии с примером 1 и Таблицей.

Предложенный лазер 1 (см. фиг.2) состоит из подложки 2, гетероструктуры 3, содержащей активный слой 4, помещенный между ограничительными слоями 5 и 6, соответственно, с подслоями I_i и II_j (на фиг.2 не показаны). Активный слой 4 состоит, например, из двух активных подслоев и разделяющих их барьерного подслоя (на фиг.2 не показаны). На удаленной от активного слоя 4 поверхности подслоя II_m ограничительного слоя 6 помещена полупроводниковая область втекания 9, ограниченная с торцевых сторон гранями 12, выполненными в виде отражателей оптического резонатора, а именно, на всю поверхность одной грани 12-1 нанесено отражающее покрытие 8 с коэффициентом отражения R_12-1, близким к единице, а на другую - частично отражающее покрытие 17. Торцевые поверхности 7 области усиления, определяющие длину области усиления L_oy, являются продолжением указанных плоскостей граней 12 с нанесенными на них покрытиями 8 и 17. Область втекания 9 выполнена с внутренней поверхностью 10 длиной L_овв, противолежащей наружной поверхности 11 длиной L_овн. На фиг.2, а также на последующих фиг. 3- 10,14,16-18,20-21 условными стрелочками изображены направления распространения лазерного излучения в области втекания 9 излучения и вне ее. Плоскости граней 12 отклонены от перпендикулярной плоскости. Угол наклона грани 12 принят положительным при образовании гранью 12 острого угла с активным слоем 4, т.е. при ее наклоне внутрь активного слоя 4. Угол наклона грани 12 принят отрицательным при образовании гранью 12 тупого угла с активным слоем 4, т.е. при ее наклоне наружу от активного слоя 4. На поверхности подслоя I_k ограничительного слоя 5 помещен контактный слой 14 и на нем сформирован омический контакт 15. С противоположной стороны на наружной поверхности 11 области втекания 9 (в данном случае на поверхности подложки 2) выполнен омический контакт 16.

Конструкция лазера 1, изображенного на фиг.3 отличается от конструкции, изображенной на фиг. 2, тем, что одна из граней 12 области вытекания 9 выполнена в виде внешнего отражателя 18, при этом на грани 12 нанесено антиотражающее покрытие 13, а внешним отражателем 18 является плоское зеркало.

Конструкция лазера 1, изображенного на фиг.4, отличается от конструкции, изображенной на фиг. 2, тем, что одна из граней 12 области вытекания 9 выполнена с углом наклона , равным нулю, и на нее нанесено отражающее покрытие 8.

Конструкция лазера 1, изображенного на фиг.5, отличается от конструкции, изображенной на фиг.2, тем, что отражателями оптического резонатора являются, в местах проекций граней 12, части наружной поверхности 11 области втекания со сформированными на них покрытиями 8 и 17, а обе грани 12 области вытекания 9, имеющие отрицательный угол наклона ,, равный (/4-/2), являются отражателями полного внутреннего отражения лазерного излучения. Конструкция лазера 1, изображенного на фиг. 6, отличается от конструкции, изображенной на фиг.5 тем, что один из отражателей оптического резонатора является внешним 18 и он выполнен в виде отражательной дифракционной решетки.

Конструкция лазера 1, изображенного на фиг.7, отличается от конструкции, изображенной на фиг.5, тем, что одна из граней 12 области вытекания 9 выполнена с углом наклона , равным нулю, и на ней сформировано отражающее покрытие 8.

Конструкция лазера 1, изображенного на фиг.8, отличается от конструкции лазера, изображенной на фиг.5, тем, что грани 12 выполнены разными по знаку, но одинаковыми по абсолютной величине угла наклона , равного 30 , а отличие конструкции лазеров 1, изображенных на фиг.9 и фиг.10 состоит в том, что две грани 12 (фиг.9) и одна грань 12 (фиг.10) наклонены под положительным углом , равным (/4+/2), при этом выходное излучение направлено под прямым углом к плоскости активного слоя в направлении к слоям гетероструктуры.

На поперечных разрезах предложенных лазеров 1 (см. фиг. 11 - 13, фиг. 15, фиг. 19) изображены различные варианты исполнения омических контактов 16 к области втек