Устройство внутренней модуляции излучения инжекционного лазера

 

Применение: системы оптической обработки информации , связи и спектроскопии высокого разрешения. Сущность: устройство содержит полупроводниковый лазерный кристалл с оптическим волноводом, преобразователь акустических волн, расположенный на одной из поверхностей лазерного кристалла, при этом, по крайней мере, на одной из частот рабочего диапазона преобразователя поверхность, противоположная поверхности расположения преобразователя , является отражающей для акустической волны, расстояние между отражающей поверхностью и преобразователем в направлении распространения акустической волны кратно целому числу четвертей длины волны указанной частоты, а центр оптического волновода расположен в центре одной из пучностей давления акустической волны. 1 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (51)5 G 02 F 1/29

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ

ВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ СССР) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ICO !

С Щ фь, ф

iC2 > (21) 4765967/25 (22) 08,12.89 (46) 30.03.93. Бюл. М 12 (71) Институт электроники АН БССР (72) М.М.Белов (56) Патент США % 3675150, кл, G 02 F 1/29, 1976.

Авторское свидетельство СССР йв 1050511, кл. 6 02 F 1/29, 1983. (54) УСТРОЙСТВО.В НУТРЕ Н НЕЙ МОДУЛ ЯЦИИ ИЗЛУЧЕНИЯ:ИНЖЕКЦИОННОГО ЛАЗЕРА (57) Применение: системы оптической обработки информации, связи и спектроскопии . высокого разрешения. Сущность: устройство содержит полупроводниковый лазерный

Изобретение относится к квантовой электронике и может быть использовано в системах оптической обработки информа-ции, связи, спектроскопии высокого разрешения, Целью настоящего изобретения является увеличение экономичности модуляции устройства внутренней модуляции,излучения инжекционного лазера на определенной частоте при упрощении его конструкции, Сущность изобретения поясняется чертежом, на котором показаны

1 — теплоотвод;

2- отражающая акустическую волну поверхность полупроводниковой лазерной структуры;

3 — отражающий акустический контакт;

4 — пучность давления стоячей акустической волны;

5 — оптический волновод;

5U(1805440 А1

2 кристалл с оптическим волноводом, преобразователь акустических волн, расположенный на одной из поверхйостей лазерного кристалла, при этом, по крайней мере, на одной из частот рабочего диапазона преобразователя поверхность, противоположная поверхности расположения преобразователя, является отражающей для акустической волны. расстояние между отражающей поверхностью и преобразователем в направлении распространения акустической волны кратно целому числу четвертей длины волны указанной частоты, а центр оптического волновода расположен D центре одной из пучностей давления акустической волны. 1 ил.

6 — полупроводниковая лазерная структура;

7 — поверхность расположения преобразователя на лазерной структуре:

8 — согласующий акустический контакт;

9 — преобразователь акустических волн, Устройство содержит полупроводниковую лазерную структуру 6, имеющую оптический волновод 5 и электрические контакты 3 и 8; преобразователь акустических волн 9, расположенный на поверхности 7 лазерной структуры; теплоотвод 1, к которому с помощью теплопроводного слоя

3 поверхностью, противоположной поверхности крепления преобразователя, присоединена лазерная структура б, Контакт 3 одновременно является электрическим, термокомпенсирующим, теплопроводным и отражающим акустическую волну, а контакт

8 — электрическим, согласующим акустиче-, 1805440 ским, а также (но необязательно) TBpMOI

Работает устройство следующим образом. Акустическая волна возбуждается акустическим преобразователем 9 и, распространяясь через полупроводниковую лазерную структуру 6, пересекает оптический волновод 5. Достигнув отражающей для акустической волны поверхности 2 лазерной структуры, акустическая волна меняет свое направление распространения на обратное, Исходная и встречная волны интерферируют и образуют в лазерной структуре стоячую волну таким образом, что центральная область одной из ее пучностей давления

4 совпадает с центром оптического волновода лазерной структуры„В пучности 4 акустической волны происходит модуляция диэлектрической проницаемости полупроводниковой структуры 6, что приводит к модуляции распространяющегося в оптическом волноводе 5 лазерного излучения. Установление режима стоячих волн увеличивает амплитуду модулирующей акустической волны, снижает перенос энергии и, благодаря пространственному совпадению в волноводе максимумов акустического давления и напряженности поля генерируемой световой волны, увеличивает экономичность модуляции излучения устройства.

Под центром оптического волновода подразумевается область, где находится максимум напряжен ности электрического или магнитного поля световой волны (в зависимости от ее типа).

Устройство обладает на 1...4 порядка выше экономичности модуляции излучения по сравнению с аналогичным устройством, конструкция которого позволяет реализовать режим модуляции бегущим акустическими волнами с той или иной степенью бегучести. При этом мерой экономичности являются затраты мощности, например, акустической волны, требуемые для достиженил заданного эффекта модуляции.

Примером конкретной реализации является устройство, в котором ин>кекционный лазер изготовлен в виде глубокой зарощенной мезаполосковой структуры на основе твердых растворов InGaAsP. Состав активной области соответствует длине волны излучения 1,28...1,31 мкм, а ее толщина и ширина равняются соответственно 0,3 и 4 мкм. Структура выращивается на подложке р-lnP, эпитаксиальные слои р-InP u n-InP имеют толщину соответственно 2,85 и 4,50 мкм, общая толщина лазерного кристалла

76,5 мкм, Электрическое ограничение обеспечивается встречными р-и-переходами в зарошенной части, Толщина золотой металлизации мезаобласти равняется 0,5 мкм.

Присоединение лазерного кристалла мезаобластью к медному теплоотводу, покрытому никелем толщиной 1,6 мкм, осуществляется индием с конечной толщиной (после проведения процесса ) 3,5 мкм, На поверхности подложки напротив мезаобласти сформирован тонкопленочный пьеэопреобразователь продольных волн из

"0 ZnO с резонансной частотой 854 МГц, причем один из его электродов является одновременно электродом лазерной структуры.

Поверхности локализации мезаполоскового . контакта и пьезопреобразователя у лазерного кристалла параллельны. Устройство может работать при комнатной температуре с помощью модулированного лазерного из- лучения, например, 3 мВт при токе 140 мА.

В устройстве может быть использована практически любая из известных полупроводниковых лазерных структур с соответствующей корректировкой тол щин подложки, слоев или слоя металлизации и, например, приконтактной области в пределах не более нескольких микрометров (в зависимости от частоты модулирующего акустического сигнала), Такая корректировка существенно проще в реализации, чем разработка технологии изготовления новой лазерной структуры.

Формула изобретения

Устройство внутренней модуляции излучения ин>кекционного лазера, содержащее полупроводни <овую лазерную структуру c oïòè÷åñêèè волноводом и элек35 трическими контактами, закрепленную на . теплоотводе с помощью теплопроводного слоя, преобразователь акустических волн, расположенный на поверхности лазерной структуры, противоположной поверхности

40 крепления к теплоотводу, выполненный так, что направление распространения акустических волн перпендикулярно оптической оси волновода и теплопроводному слою, отл и ч а ю щ е е с я тем, ч го, с целью увеличения экономичности модуляции на определенной частоте при упрощении конструкции устройства, для заданной частоты модуляции из рабочего диапазона частот преобразователя теплопроводный слой выполнен

50 отражающим для акустической волны, лазерная структура выполнена.так, что на рас-стоянии между размещенными на ее поверхностях преобразователем и теплопроводным слоем в направлении распрост55 ранения акустической волны укладывается целое число четвертей длины акустической волны, а оптический волновод располо>кен так, что на расстоянии от его оптической оси до теплопроводного слоя укладывается целое число акустических полуволн.

1805440

Составитель М.Белов

Техред M,Ìîðãåíòàë

Корректор С.Лисина

Редактор

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. ужгород, ул.Гагарина, 101

Заказ 941 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5