Двухуровневая генерация в лазерах с квантовыми ямами и квантовыми яма-точками

Исследовано переключение генерации из основного состояния на возбужденное с ростом тока в InGaAs/GaAs-лазерах с квантовыми яма-точками (КЯТ) и квантовыми ямами, имеющими различные ширины волновода. Показано, что из-за особенностей плотности состояний в КЯТ лазеры с волноводом шириной 0.45 мкм не переключаются в режим генерации через возбужденное состояние при плотностях тока вплоть до 48 кА/см² в отличие от лазеров с квантовыми ямами. Генерация через возбужденное состояние в лазерах на КЯТ происходит при увеличении ширины волновода до 0.78 мкм и сопровождается переключением с фундаментальной моды на оптическую моду 2-го порядка. 

1. W. Maass, T. Natschläger, H. Markram. Neural Comp., 14, N 11 (2002) 2531—2560, doi: 10.1162/089976602760407955

2. A. N. Tait, M. A. Nahmias, Y. Tian, B. J. Shastri, P. R. Prucnal. Photonic Neuromorphic Signal Processing and Computing, Nanophotonic Information Physics, Springer Berlin Heidelberg (2014) 183—222, doi: 10.1007/978-3-642-40224-1_8

3. C. Huang, C. Cheng, Yi. Su, C. Lin. IEEE Photon. Technol. Lett., 16, N 2 (2004) 371—373, doi: 10.1109/lpt.2003.821050

4. Y. Tokuda, N. Tsukada, K. Fujiwara, K. Hamanaka, T. Nakayama. Appl. Phys. Lett., 49 (1986) 1629, doi: 10.1063/1.97248

5. G. Park, D. L. Huffaker, Z. Zou, O. B. Shchekin, D. G. Deppe. IEEE Photon. Technol. Lett., 11, N 3 (1999) 301—303, doi:10.1109/68.748215

6. I. Makhov, K. Ivanov, E. Moiseev, A. Dragunova, N. Fominykh, Yu. Shernyakov, M. Maximov, N. Kryzhanovskaya, A. Zhukov. Photonics, 10, N 3 (2023) 235, doi: 10.3390/photonics10030235

7. А. А. Харченко, А. М. Надточий, Ю. М. Шерняков, Н. Ю. Гордеев, А. С. Паюсов, А. А. Бекман, Г. О. Корнышов, О. И. Симчук, Ю. А. Салий, М. М. Кулагина, С. А. Минтаиров, Н. А. Калюжный, М. В. Максимов. ФТП, 58, № 6 (2024) 313—317, doi: 10.61011/FTP.2024.06.58945.6937

8. M. V. Maximov, N. Yu. Gordeev, A. S. Payusov, Yu. M. Shernyakov, S. A. Mintairov, N. A. Kalyuzhnyy, M. M. Kulagina, A. M. Nadtochiy, V. N. Nevedomskiy, A. E. Zhukov. Las. Phys. Lett., 17, N 9 (2020) 095801, doi: 10.1088/1612-202X/aba0bf

9. N. Y. Gordeev, M. V. Maximov, A. S. Payusov, A. A. Serin, Y. M. Shernyakov, S. A. Mintairov, N. A. Kalyuzhnyy, A. M. Nadtochiy, A. E. Zhukov. Semicond. Sci. Technol., 36, N 1 (2021) 015008, doi: 10.1088/1361-6641/abc51d

10. А. А. Бекман, Г. О. Корнышов, Ю. М. Шерняков, А. С. Паюсов, А. А. Харченко, Н. Ю. Гордеев, М. В. Максимов. Лазеры, полупроводниковые излучатели и системы на их основе: программа и тез. докл. 2-й междунар. конф., Минск, 20—24 мая 2024 г. Нац. акад. наук Беларуси [и др.], под ред. Г. И. Рябцева, З. Н. Соколовой, Е. А. Невар, Минск, Институт физики НАН Беларуси (2024)

11. Г. О. Корнышов, Н. Ю. Гордеев, Ю. М. Шерняков, А. А. Бекман, А. С. Паюсов, С. А. Минтаиров, Н. А. Калюжный, М. В. Максимов. ФТП, 56, № 12 (2022) 1144—1147, doi: 10.21883/FTP.2022.12.54514.4408

12. L. V. Asryan. Appl. Phys. Lett., 88, N 7 (2006) 073107, doi: 10.1063/1.2174103

13. Z. N. Sokolova, N. A. Pikhtin, L. V. Asryan. J. Lightwave Technol., 36, N 11 (2018) 2295—2300, doi: 10.1109/JLT.2018.2806942

14. E. P. O’Reilly, A. I. Onischenko, E. A. Avrutin, D. Bhattacharyya, J. H. Marsh. Electron. Lett., 34, N 21 (1998) 2035—2037, doi: 10.1049/el:19981397

15. M. Gioannini. J. Appl. Phys., 111 (2012) 043108, doi:10.1063/1.3682574

16. Ю. М. Шерняков, М. В. Максимов, А. Е. Жуков, А. В. Савельев, В. В. Коренев, Ф. И. Зубов, Н. Ю. Гордеев, Д. А. Лившиц. ФТП, 46, № 10 (2012) 1353, https://journals.ioffe.ru/articles/viewPDF/7820

17. M. Sugawara, K. Mukai, H. Shoji. Appl. Phys. Lett., 71 (1997) 2791, doi:10.1063/1.120135

18. A. Röhm, B. Lingnau, K. Lüdge. IEEE J. Quant. Electron., 51, N 1 (2015) 2000211, doi: 10.1109/JQE.2014.2370793

19. L. V. Asryan, R. A. Suris. Semicond. Sci. Technol., 11 (1996) 554, doi: 10.1088/0268-1242/11/4/017

20. E. A. Viktorov, P. Mandel, Y. Tanguy, J. Houlihan, G. Huyet. Appl. Phys. Lett., 87 (2005) 053113, doi: 10.1063/1.1995947

21. В. В. Коренев, А. В. Савельев, А. Е. Жуков, А. В. Омельченко, М. В. Максимов. ФТП, 47, № 10 (2013) 1406, https://journals.ioffe.ru/articles/viewPDF/5107

22. C. R. Pollock, M. Lipson. Integrated Photonics, New York, Springer Science+Business Media (2023) 60—62

23. I. A. Kosko, V. P. Evtikhiev, E. Yu. Kotel’nikov, G. G. Zegrya. Semicond., 33, N 6 (1999) 693—699, doi: 10.1134/1.1187759

24. K. J. Beernink, J. J. Alwan, J. J. Coleman. Appl. Phys. Lett., 58 (1991) 2076, doi: 10.1063/1.105015