3. Зручність керування: низькі напруги і струми збудження, сумісні з інтегральними мікросхемами; можливість зміни потужності випромінювання без застосування зовнішніх модуляторів; робота як у безперервному, так і в імпульсному режимах із забезпеченням при цьому дуже високій швидкості перемикання (У пикосекундного діапазоні). p> 4. Можливість генерації необхідної спектральної лінії, що забезпечується вибором або синтезом прямозонних напівпровідника з
необхідної шириною забороненої зони; можливість одномодового режиму.
5. Використання твердотільної мікроелектронної групової технології. Звідси висока відтворюваність параметрів, придатність для масового виробництва, низька вартість, довговічність.
6. Сумісність з основним елементом мікроелектроніки - транзистором (По типу використовуваних матеріалів і за технологією обробки). Це відкриває принципову можливість створення інтегрованих лазерних випромінювачів.
Инжекционная лазерам притаманні і певні недоліки, до принциповим можна віднести наступні:
В· невисока когерентність випромінювання (у порівнянні, наприклад, з газовими лазерами)
В· значна ширина спектральної лінії, велика кутова расходимость, еліптичний астигматизм;
В· відносно мала генерується потужність (деякі оптоелектронні пристрої, наприклад голографічні ЗУ, вимагають лазери великий потужності);
В· істотність таких негативних явищ, як тимчасова деградація (Особливо для короткохвильових лазерів), різке зменшення потужності випромінювання при підвищенні температури і впливі радіації.
Світлодіоди
Світлодіод являє собою напівпровідниковий діод з pn - переходом, протікання струму через який викликає інтенсивне некогерентного випромінювання. Робота світлодіода заснована на спонтанної рекомбинационной люмінесценції надлишкових носіїв заряду, інжектіруемих в активну область (базу) світлодіода.
Як і в випадку лазерів найкращим поєднанням параметрів мають гетеросветодіоди на основі гетероструктур, хоча специфіка генерації некогерентного випромінювання дозволяє широко використовувати і світлодіоди на основі однорідних напівпровідників.
Штучні квантові ящики
Штучні квантові ящики і сверхрешетки знаходять все більше застосування при розробці випромінювачів. У міру зменшення товщини активних зон лазерів і світлодіодів стають істотними квантові розмірні ефекти, тобто явища, в яких малі геометричні розміри розглянутих областей зобов'язують враховувати квантову природу вільних носіїв заряду.
Якщо товщину активної області подвійний гетероструктури зменшити до WdlБ (довжина хвилі де Бройля), то вільні електрони в цій галузі почнуть вести себе подібно двовимірним газу. Це означає, що в будь-який конкретний момент часу можуть бути вказані лише дві координати електрона (y і z на рис. 6, б), тоді як за координаті x він В«розмазанийВ» по всій товщині W. Така надтонка ДГС являє собою квантову яму (або квантовий скринька), яка утримує двомірний електронний газ. Послідовне чергування великого числа таких ям утворює надгратку (рис. 6, в). У загальному випадку окремі ями в надрешітки НЕ обов'язково повинні бути однаковими по глибині і ширині
Квантові ящики і сверхрешетки виготовляють шляхом послідовного епітаксіального вирощування надтонких (близько 10 нм) шарів напівпровідникових сполук різного складу.
Розмірне квантування породжує два основних фізичних ефекту:
В· зміна зонної діаграми, що виявляється в появі нових дозволених енергетичних станів для електронів; тим самим принципово може бути сформована зонна структура будь-якого виду;
В· зміна кінетики електронів, що виявляється в їх пробігу між гетерограніцамі без зіткнень (і без втрат енергії) з домішковими атомами, - таке властивість хвилі Де Бройля, що розповсюджується в середовищі з періодично мінливих потенціалом; рухливість електронів виявляється такою ж, як у чистому напівпровіднику.
Технологічна особливість надграток полягає в тому, що внаслідок малості товщин сусідніх шарів стає суттєвим компенсаційна дію механічних напружень: практично надгратка, незважаючи на відмінність складу шарів, має одне загальне усереднене значення кристалографічної постійною. Можна припустити, що для випромінювачів ця обставина виявиться більш важливим, ніж фізичні чинники.
З фізичних і технологічних особливостей надграток випливає ряд важливих для створення випромінювачів наслідків, частина яких вже отримала експериментальне підтвердження: це отримання більш високих, ніж раніше, коефіцієнтів підсилення хвилі в активному середовищі і, як наслідок, зменшення довжини резонатора лазера або зниження порогового струму; досягнення високої рухливості в сильно легованому матеріалі і на цій основі підвищення швидкодії як самих випромінювачів, так і схем електронного обрамлення; можливість В«перекладуВ» непрямозонних напівпровідників у прямозоні, отримання прямозоні структур з будь-якою ш...
