Wyniki 1-10 spośród 11 dla zapytania: authorDesc:"Michał WASIAK"

Wpływ położenia oksydacji na optyczne i elektryczne właściwości laserów typu VCSEL DOI:10.15199/48.2015.09.44

Czytaj za darmo! »

W pracy przedstawiono wyniki modelowania lasera złączowego z pionową wnęką rezonansową o emisji powierzchniowej z warstwami oksydowanymi, emitującego falę o długości 980 nm. W ramach pracy przeprowadzono obliczenia cieplne, elektryczne i optyczne dla laserów posiadających dwie oksydacje, umieszczone w węzłach lub poza węzłami fali stojącej. Symulacje pokazały, że nawet niewielkie wysunięcie oksydacji z węzłów fali zmienia istotnie właściwości optyczne lasera. Abstract. In this paper are presented results of numerical modeling of an oxide-confined vertical-cavity surface-emitting laser emitting at 980 nm. Simulations of thermal, electrical and optical phenomena were performed for a laser with the oxide layers at nodes of the standing wave and for a laser where the oxide layers were shifted by 20 nm from nodes. The simulations have shown that even such a small displacement change significantly some optical parameters of the laser. (Impact of oxidation position on certain optical and electrical properties of a VCSEL). Słowa kluczowe: laser półprzewodnikowy, laser VCSEL, modelowanie, oksydacje, GaAs. Keywords: semiconductor laser, VCSEL, numerical modelling, oxidation, GaAs. Wprowadzenie Lasery o emisji powierzchniowej z pionową wnęką rezonansową odgrywają kluczową rolę jako konektory optyczne w światłowodowym przesyle informacji na krótkie odległości (do 300 m). Lasery VCSEL emitujące fale elektromagnetyczne z zakresu bliskiej podczerwieni o długościach fali do około 1100 nm, konstruuje się na bazie arsenku galu. Zarówno lasery projektowane na długość fali 850 nm jak i na 980 nm mają podobne zastosowania, jednakże te drugie charakteryzują się lepszą wydajnością przy wyższych temperaturach pracy ciągłej (85°C). Wykorzystanie technologii arsenkowej umożliwia zastosowanie warstw tlenkowych, zapewniających uzyskanie skutecznego ograniczenia optycznego i elektrycznego. Lasery VCSEL pracują w niewymuszony sposób na pojedynczym modzie podłużn[...]

Modelowanie zjawisk elektryczno-cieplnych w laserach kaskadowych

Czytaj za darmo! »

W pracy przedstawiono wyniki modelu termiczno-elektrycznego lasera kaskadowego wykonanego w technologii arsenkowej. Szczególny nacisk położono na zbadanie wpływu różnych rodzajów ograniczenia rozpływu prądu w strukturze lasera kaskadowego na wzrost temperatury w jego wnętrzu. Pokazano, że stosując odpowiednie ograniczenie prądowe i odpowiedni montaż lasera można zmniejszyć wzrost temperatury w jego wnętrzu, występujący podczas jego pracy, o około 50%, co może umożliwić jego pracę z falą ciągłą w temperaturze pokojowej. Abstract. In this paper results of thermo-electrical modelling of an arsenide quantum cascade laser are presented. Influence of different current confinements on the temperature of the laser was investigated in details. It has been shown that the proper current confinement together with optimised mounting can reduce the temperature increase by about 50%, which could allow the continuous-wave, room temperature operation of this laser. (Thermal-electrical modelling of quantum cascade lasers). Słowa kluczowe: lasery kaskadowe, rozpływ ciepła, rozpływ prądu, warstwy oksydacyjne. Keywords: quantum cascade lasers, heat transport, oxide confinement. Wstęp Lasery kaskadowe zostały zaprezentowane w 1994 roku przez zespół F. Capasso [1] z Bell Laboratories. W przyrządach tych praktyczne znaczenie mają nośniki tylko jednego rodzaju, zaś przejścia laserowe mają miejsce pomiędzy stanami energetycznymi powstałymi wewnątrz jednego pasma w strukturach studni kwantowych (np. pasma przewodnictwa) [2]. Dzięki zmianie grubości studni kwantowych lub użyciu innego materiału można otrzymać bardzo szeroki zakres spektralny emitowanych fal. Na dzień dzisiejszy zakres ten rozciąga się od 3 do ok. 240 μm. Dzięki tak szerokiemu zakresowi i w miarę łatwemu wybieraniu emitowanej długości fali, lasery te mogą być z powodzeniem używane do wielu zastosowań np. telekomunikacji w wolnej przestrzeni, spektroskopii, wykrywania skażeń środowiska nat[...]

Właściwości cieplne wybranych konstrukcji laserów kaskadowych

Czytaj za darmo! »

Lasery kaskadowe są ważnymi (a w często jedynymi) półprzewodnikowymi źródłami promieniowania z zakresu średniej i dalekiej podczerwieni. Ich zasada działania, zasadniczo odmienna niż w przypadku laserów złączowych, pozwala projektować, w dość dużym stopniu niezależnie od użytych materiałów, struktury przystosowane do emisji bardzo różnych długości fal. Obszar czynny laserów kaskadowych musi być silne spolaryzowany, co powoduje, że moce wydzielającego się ciepła są duże. Z tego powodu optymalizacja struktury pod kątem odprowadzania ciepła jest jednym z kluczowych zagadnień, zwłaszcza jeśli celem jest uzyskanie ciągłej akcji laserowej. Struktura kwantowa obszaru czynnego Obszar czynny lasera kaskadowego składa się z kilkudziesięciokrotnie powtórzonych segmentów zbudowanych ze st[...]

Termiczna analiza azotkowych laserów VCSEL ze złączem tunelowym DOI:10.15199/48.2017.08.07

Czytaj za darmo! »

Lasery VCSEL (od ang. Vertical-Cavity Surface-Emitting Laser) posiadają wiele zalet w porównaniu z innymi typami laserów półprzewodnikowych, dlatego w ostatnim czasie cieszą się dużym zainteresowaniem. Osiągają one kilkukrotnie większe gęstości mocy (W/m2) niż lasery EEL (ang. Edge Emitting Laser) o krawędziowej emisji promieniowania, a do tego są odporne na COD (Catastrophic Optical Damage). Przede wszystkim jednak pracują na pojedynczym modzie podłużnym, emitując wiązkę o bardzo dobrych parametrach optycznych. Skonstruowanie w roku 1996 przez firmę Nichia lasera typu EEL emitującego niebieską wiązkę [1], spowodowało chęć wytworzenia laserów VCSEL emitujących promieniowanie z tego zakresu długości fal. Niestety obecnie nie istnieją komercyjnie dostępne lasery VCSEL emitujące w zakresie od fioletowego do zielonego. Jest to spowodowane dużymi trudnościami technologicznymi i własnościami fizycznymi materiałów azotkowych. Jednym z nich jest problem ze słabą przewodnością elektryczną azotku galu typu p. Z uwagi na ten fakt niektóre najnowsze konstrukcje azotowych laserów VCSEL posiadają wbudowane złącze tunelowe, które pozwala wydajnie wstrzykiwać nośniki do obszaru czynnego [2] bez potrzeby stosowania wysoko absorpcyjnych warstw ITO (Indium Tin Oxide). Innym problemem jest wytworzenie efektywnych zwierciadeł DBR (ang. Distributed Bragg Reflector), które muszą cechować się niemal stuprocentową odbijalnością. Rodzime materiały azotkowe, z których wytwarza się takie zwierciadła cechują się dużym niedopasowaniem sieciowym, przez co łatwo dochodzi do degradacji takich zwierciadeł. Jednym z rozwiązań jest zastąpienie zwierciadeł rodzimych przez zwierciadła wykonane z materiałów dielektrycznych. Zastosowanie materiałów dielektrycznych pozwala na znaczną redukcję liczby par warstw wchodzących w skład zwierciadła DBR przy zachowaniu ich bardzo dużego współczynnika odbicia. W niniejszej pracy zostały omówione konstrukcje azotkowych l[...]

Kwantowe lasery kaskadowe - podstawy fizyczne

Czytaj za darmo! »

Lasery kaskadowe zdecydowanie różnią się od pozostałych konstrukcji laserów półprzewodnikowych, w których fotony generowane są w wyniku międzypasmowej rekombinacji elektronów i dziur. Lasery kaskadowe wykorzystują przejścia wewnątrzpasmowe z udziałem tylko jednego rodzaju nośników, są więc - w odróżnieniu od klasycznych bipolarnych laserów - przyrządami unipolarnymi. Porównanie przejść wewnątrz oraz międzypasmowych przedstawione jest na rys. 1. Unipolarność jest konsekwencją rodzajów przejść, gdzie nośnik opada na niższy poziom energetyczny wewnątrz tego samego pasma. W paśmie przewodnictwa tymi nośnikami są elektrony, a w paśmie walencyjnym - dziury.Wzmocnienie dla takich przejść przypomina kształtem wzmocnienie dla przejść energetycznych w atomach. Osiągnięcie inwersji obsad[...]

Modelowanie zjawisk elektryczno-cieplnych w ultrafioletowej diodzie elektroluminescencyjnej


  Rynek półprzewodnikowych źródeł promieniowania ultrafioletowego w ostatnich latach przeżywa dość burzliwy rozwój. Wiąże się to z ciągłym pojawianiem się dla tych przyrządów nowych zastosowań praktycznych. Diody UV LED stosowane są np. przy sterylizacji, przy odkażaniu wody i powietrza, analizie materiałów światłoczułych, przy testowaniu banknotów i innych papierów wartościowych, fototerapii, w medycynie sądowej, w badaniach spektroskopowych, wykrywaniu skażeń i materiałów niepożądanych o śladowych ilościach itd. Jednymi z ważniejszych zastosowań źródeł promieniowania z zakresu bliskiego ultrafioletu (UVA) są zastosowania medyczne, w szczególności dentystyczne oraz dermatologiczne. Światło o długości fali około 370 nm jest też doskonałym wabikiem na owady (komary, muchy), co umożliwia skuteczne zmniejszanie ich liczebności [1]. Celem badań było przeprowadzenie symulacji elektryczno- cieplnych diody emitującej promieniowanie z zakresu UVA wykonanej z materiałów Al(In)GaN/GaN. W szczególności skupiono się na sprawdzeniu wpływu na pracę modelowanego przyrządu takich parametrów jak: szerokość kontaktów, położenie kontaktów, szerokość mesy, głębokość trawienia mesy, grubość podłoża. Istotnym punktem modelowania było także odtworzenie eksperymentalnie uzyskanych charakterystyk prądowo-napięciowych wiażące się z kalibracją modelu numerycznego. Modelowana struktura Jednym z podstawowych problemów przy projektowaniu i wytwarzaniu przewodnikowych źródeł promieniowania krótkofalowego jest ograniczona dostępność i wysoka cena rodzimych podłoży. Podłoża te stanowią nie tylko "fundament", na który metodami epitaksjalnymi nakładane są kolejne cienkie warstwy półprzewodnikowe stanowiące właściwy przyrząd, ale umożliwiają też wyprowadzenie promieniowania użytkowego oraz efektywne odprowadzenie nadmiaru ciepła. Podłoże szafirowe pod wieloma względami (dopasowanie sieciowe 16%, stosunkowa mała przewodność cieplna - około 25 W/(mK)) odbiega od[...]

Optymalizacja poziomu domieszkowania podłoża InP w elektrycznie pompowanych laserach o emisji powierzchniowej z zewnętrzną wnęką rezonansową (E-VECSEL)

Czytaj za darmo! »

W artykule przedstawiono komputerową analizę wpływu domieszkowania substratu InP w elektrycznie pompowanym laserze o emisji powierzchniowej z zewnętrzną wnęką rezonansową (Electrically Pumped Vertical External Cavity Surface Emitting Laser - E-VECSEL) emitującym promieniowanie o długości fali 1480 nm na próg akcji laserowej. Pokazano, że minimalna moc elektryczna dostarczana do lasera umożliwiająca osiągnięcie progu jego akcji laserowej może być uzyskana dla struktury z podłożem o domieszkowaniu n = 2-1016 cm-3. Abstract. In the following paper computer aided analysis of InP substrate doping level in 1480 nm Electronically Pumped Vertical External Cavity Surface Emitting Lasers is presented. It is shown that in such structure the lowest threshold power is obtained for substrate n-doping level n = 2-1016 cm-3. (InP substrate doping level optimization in electrically pumped VECSELs emitting in 1480 nm range). Słowa kluczowe: lasery półprzewodnikowe, diody laserowe, E-VECSEL, modelowanie numeryczne. Keywords: semiconductor lasers, laser diode, E-VECSEL, numerical modelling. Wprowadzenie Lasery o emisji powierzchniowej typu VCSEL emitujące promieniowanie z zakresu bliskiej podczerwieni są powszechnie wykorzystywane w układach telekomunikacyjnych oraz w niektórych aplikacjach związanych z detekcją gazów. Zastosowania takie wymagają od lasera pracy w reżimie jednomodowym. Typowym na to sposobem jest zastosowanie odpowiednio małej apertury (osiąganej z reguły ograniczeniem obszaru przez który płynie prąd), co znacząco ogranicza moc emitowanego promieniowania. Rozwiązaniem tego problemu wydaje się być laser o emisji powierzchniowej z zewnętrzną wnęką rezonansową, tak zwany laser VECSEL (Vertical External Cavity Surface Emitting Laser). Umożliwia on otrzymanie nawet i tysiąckrotnie większych mocy promieniowania. Obecnie najpopularniejszym jego typem jest wersja optycznie pompowana zewnętrznym laserem dużej mocy. W praktyce jednak stosowani[...]

Wpływ parametrów fizycznych warstwy ITO na pracę azotkowych laserów typu VCSEL DOI:10.15199/13.2016.9.11


  W pracy przedstawiono wyniki modelowania półprzewodnikowego lasera o emisji powierzchniowej z pionową wnęką rezonansową wykonanego z materiałów azotkowych. Jednym z kluczowych elementów tych konstrukcji jest warstwa ITO (ang. Indium Tin Oxide) charakteryzująca się wysoką przewodnością elektryczną, ale jednocześnie wysoką absorpcją. Warstwa ta zapewnia odpowiedni rozpływ prądu w strukturze. W pracy przedstawiono wpływ zmian wartości przewodności elektrycznej i absorpcji warstwy ITO na pracę lasera VCSEL. Analizę przeprowadzono dla struktur różniących się długościami rezonatora i aperturami elektrycznymi. Słowa kluczowe: ITO, GaN, laser VCSEL, laser półprzewodnikowy.Półprzewodnikowe lasery VCSEL (od ang. Vertical-Cavity Surface- Emitting Laser) cechuje między innymi praca na pojedynczym modzie podłużnym, duża szybkość modulacji, niska cena, mała szerokość spektralna wiązki. Dlatego lasery te znalazły wiele zastosowań. Obecnie w komercyjnych zastosowaniach używa się prawie wyłącznie laserów VCSEL wy-konanych z materiałów arsenkowych, które emitują promieniowanie czerwone i podczerwo- ne. Wykorzystuje się je powszechnie np. w optycznym przesyle informacji na krótkie odległości. W latach 90. firma Nichia z Japonii jako pierwsza skonstruowała laser emitujący niebieską wiązkę [1]. Był to laser o emisji krawędziowej EEL (ang. Edge Emitting Laser). Od tego czasu wiele ośrodków naukowych podejmowało próby wytworzenia laserów azotko-wych typu VCSEL działających w temperaturze pokojowej z falą ciągłą. Do tej pory tylko kilka ośrodków naukowych wytworzyło działające konstrukcje tego typu. Pierwszy laser pracujący w temperaturze pokojowej z falą ciągłą został skonstruowany przez UCT (ang. Universitat Ciao Tung) z Tajwanu dopiero w roku 2012 [2]. Podobne konstrukcje skonstruo-wano również w EPFL (fr. École Polytechnique Fédérale de Lausanne) [3], w U CST - Uniwersytet St. Barbara w Kalifornii [4] oraz w firmie Nichia [5] i Panasonic [6]. Jed[...]

Projekt kompaktowego lasera typu VECSEL wykonanego na bazie materiałów azotkowych DOI:10.15199/48.2017.08.17

Czytaj za darmo! »

Lasery półprzewodnikowe o emisji powierzchniowej z zewnętrzną pionową wnęką rezonansową (ang. verticalexternal- cavity surface-emitting lasers, w skrócie VECSEL) łączą w sobie zalety laserów półprzewodnikowych o emisji krawędziowej i powierzchniowej oraz laserów dyskowych opartych na ciele stałym, dzięki czemu umożliwiają generację promieniowania o stosunkowo dużej mocy i jednocześnie doskonałej jakości wiązki. Emisję w zakresie spektralnym barwy niebieskiej i zielonej można uzyskać wykorzystując do konstrukcji lasera materiały azotkowe z grupy III-V. Dotychczas zademonstrowane struktury laserów typu VECSEL z obszarem czynnym InGaN/GaN umożliwiają emisję promieniowania o długości fali od ok. 390 do 440 nm [1‒3]. Problemem ograniczającym efektywną pracę tych przyrządów jest jednak brak wydajnych źródeł promieniowania, które mogłyby zostać wykorzystane do pompowania ich obszarów czynnych. Prezentowane struktury pobudzano przy pomocy lasera barwnikowego (384 nm) pompowanego laserem azotowym (337 nm) bądź wykorzystując układ generujący trzecią harmoniczną z lasera Nd:YAG (355 nm). Oba układy pompujące pracowały w sposób impulsowy, co uniemożliwiało uzyskanie pracy ciągłej zasilanego lasera. W pierwszym przypadku wynikało to z samej zasady działania lasera azotowego, w drugim  z zastosowania techniki modulacji dobroci pozwalającej zwiększyć sprawność generacji trzeciej harmonicznej. Ponadto, układy te cechowały się dużymi rozmiarami i znacznym stopniem skomplikowania. Dobrą alternatywą dla przedstawionych źródeł pompujących wydają się matryce azotkowych laserów krawędziowych, które w ostatnich latach umożliwiają uzyskanie coraz większej mocy wyjściowej i jednocześnie cechują się małymi wymiarami [4, 5]. W związku z tym w prezentowanym projekcie do pompowania lasera wykorzystano matrycę emitującą promieniowanie o długości fali ok. 405 nm. Zastosowanie fali o większej długości (w porównaniu do dotychczas stosowany[...]

Montaż laserów kaskadowych na pasmo średniej podczerwieni


  Lasery kaskadowe to unipolarne źródła promieniowania emitujące fale z zakresu średniej i dalekiej podczerwieni [1, 2]. Przyrządy te wymagają stosunkowo wysokich napięć i gęstości prądu dla osiągnięcia akcji laserowej, co wiąże się z wydzielaniem dużej ilości ciepła. Na rys. 1. przedstawiona jest przykładowa charakterystyka prądowo-napięciowa lasera kaskadowego o konstrukcji przedstawionej w pracy [3]. W porównaniu do charakterystyk złączowych laserów półprzewodnikowych na bazie GaAs spadek napięcia w heterostrukturze lasera kaskadowego jest około pięciu razy większy. Dodatkowo prąd progowy laserów kaskadowych jest dużo większy niż klasycznych laserów złączowych na bazie GaAs. Na rys. 2. Przedstawiona jest zależność prądu progowego od temperatury pracy przyrządu przy dwóch różnych reżimach zasilania. Jednym z podstawowych wymagań dotyczących wytwarzania takich przyrządów półprzewodnikowych jest właściwy montaż struktur. Prawidłowo przeprowadzony montaż wpływa na zmniejszenie oporności termicznej oraz szeregowego oporu elektrycznego przyrządu, a w konsekwencji może poprawić stabilność i niezawodność laserów. Natomiast nieprawidłowo przeprowadzony montaż może prowadzić do pogorszenia parametrów lasera, a w skrajnym przypadku powodować trwałą degradację przyrządu. Montaż laserów kaskadowych składa się z dwóch zasadniczych etapów: montażu struktury półprzewodnikowej na metalowej chłodnicy (die bonding), po czym chłodnica staje się dolną elektrodą przyrządu oraz wykonania połączeń drutowych do górnej elektrody przyrządu (wire bonding). Montaż laserów kaskadowych na pasmo średniej podczerwieni mgr inż. PIOTR KARBOWNIK 1, mgr inż. ANNA BARAŃSKA1, dr ARTUR TRAJNEROWICZ 1, dr inż. ANNA SZERLING1, dr KAMIL KOSIEL1, dr inż. ANNA WÓJCIK-JEDLIŃSKA1, dr MICHAŁ WASIAK2, [...]

 Strona 1  Następna strona »