Modelowanie zjawisk fizycznych w laserach typu VCSEL emitujących promieniowanie o długości fali 1.3 μm

Abstract

Celem niniejszej pracy było zbadanie fizycznych właściwości wybranych laserów typu VCSEL (ang. Vertical Cavity Surface Emitting Laser - laser o emisji powierzchniowej z pionowym rezonatorem) oraz optymalizacja ich struktur pod kątem oferowanych charakterystyk ekspoloatacyjnych. Szczególnie istotne było otrzymanie pracy laserów z falą ciągła (CW - ang. Continuous Wave) na modzie podstawowym LP01 w szerokim zakresie zmian temperatury ich obszarów czynnych, wywołanych np. zmianami temperatury otoczenia, w której pracował dany przyrząd. Wspólną cechą przyrządów objętych tą analizą jest zdolność do generowania promieniowania o długości fali 1.3 μm związanej z drugim oknem optycznym dla systemów telekomunikacyjnych bazujących na światłowodach wykonanych ze szkła kwarcowego. W szczególności przeanalizowane lasery, których obszary czynne wykonane były w postaci studni kwantowych InGaAsP/InGaAsp,InAsP/InGaAsP oraz AlGaInAs/AlGaInAs. Rozpatrywane rozwiązania konstrukcyjno-materiałowe stanowią naturalne rozszerzenie i uzupełnienie badań prowadzonych w Zespole Fotoniki Instytutu Fizyki Politechniki Łódzkiej poświęconych laserom komunikacyjnym. W celu realizacji powyższych celów opracowany został numeryczny model lasera VCSEL zawierający wszystkie niezbędne dane materiałowo-konstrukcyjne oraz równania określające przebieg rozpatrywanych zjawisk fizycznych (elektrycznych, cieplnych, optycznych i rekombinacyjnych) oraz ich wzajemne powiązania.