量子阱激光器

通常，半导体激光器的有源层的厚度为约0.1至0.3μm。

当有源层的厚度减小到玻尔半径或德布罗意波长时，发生量子尺寸效应，并且载流子限于有源。

在由该层形成的阱中，势阱被称为量子阱，其引起自由载流子特性的显着变化。

与其他半导体激光器相比，量子阱激光器具有更低的阈值，更高的量子效率，出色的温度特性和极窄的线宽。

量子阱激光器的开发始于1978年，已经生产出从可见光到中红外的各种量子阱激光器。

多量子阱（MQW）DFB激光器与传统激光器相比，量子阱激光器具有以下特征：1。

在量子阱中，态密度是阶梯式的，量子阱是E1c和E1v之间的第一电子和空穴。

参与复合物，产生的光子能量hv = E1c-E1v> Eg，即光子能量大于材料的禁带宽度。

相应地，发射波长小于几个相应的九个波长，即发生波长蓝移。

在量子阱激光器中，辐射复合主要发生在E1c和E1v之间。

这是两个能级之间的电子和空穴的复合，这与导带底部附近的电子和价带顶部附近的辐射不同。

因此，量子阱激光器的光谱线宽显着缩小。

它是。

3.在量子阱激光器中，由于阱宽Lx通常小于电子和空穴的扩散长度Le和Ln，因此电子和空穴也将在势阱中扩散，导致高注入。

效率高，易于实现粒子数反转，其增益大大提高，甚至可达两个数量级。

量子阱大大改善了激光器的温度稳定性条件。

AlGaInAs量子阱激光器的特征温度可达150K甚至更高。

因此，这在诸如光纤通信的应用中是至关重要的。

1.量子线激光器世界上第一个量子线激光器样品由美国Bellcore公司开发。

这种新型激光器所需的电流仅为目前CD播放器上使用的传统二极管激光器的十分之一。

量子线激光器通过其“心脏”中的非常小的线性核心将电能转换成光。

一部分。

由于其工作电流将比以前的激光器小得多，因此它将用于未来的信息处理设备中。

非常有用。

量子线激光器需要非常低的激活电流，并且可以用作电路之间的微型光通信系统。

2.量子点激光器量子点激光器的性能具有优越的特性，例如比量子级激光器或量子线激光器更低的阈值电流密度，更高的特征温度和更高的增益。

这主要是由于在量子点材料（也称为零维材料）中，载流子受限于三个运动方向，并且载流密度与作为六个函数的能量函数有关，因此具有许多独特的物理特性，例如量子。

效应，量子隧穿，非线性光学等，大大提高了材料的性能。

因此，它不仅在基础物理研究中具有重要意义，而且在新的量子器件中具有广阔的应用前景。

目前，量子点材料结构及其应用已成为世界上最先进的研究领域之一，尚处于探索阶段。

在20世纪90年代早期，使用MBE和MOCVD技术，通过Stranski-Krastanow（S-K）模式生长诸如In（Ga）As / GaAs自组装量子点的量子点半导体材料，并且比较了该特征的增长。

InAs Quantum Dots具有完整，均匀的尺寸，高密度和发射率，以及同相近红外InGaAs / GaAs量子点激光器于1994年制造。

目前，一些实验室已经制备了In（Gs）As / GnAs量子点激光器。

为了进一步提高量子阱激光器的性能，将应变和补偿应变引入量子阱，出现应变量子阱激光器和补偿应变量子阱激光器。

应变的引入降低了空穴的有限质量，进一步减少了价带之间的跃迁，使量子阱激光器的阈值电流大大降低，量子效率和振荡频率大大提高，并且价带减少了。

小型和俄歇复合材料的减少进一步改善了温度特性，并且不会使激光器冷却。

将不同的应变（拉伸/压缩应变）引入井和阻挡层以实现应变补偿，这不仅提高了材料质量，而且还提高了激光器的寿命。

此外，压缩应变可以用于对应于TE模式，并且拉伸应变主要对应于TM模式。

特性，使半导体激光放大器不受偏振影响。

基于MOCVD外延的量子阱器件的发展可大致分为以下几个阶段：体材料激光器→普通量子阱激光器→应变和补偿应变量子阱激光器→与偏振无关的半导体激光器放大器→光子和光电器件的集成。

非制冷量子阱DFB激光器量子阱结构仅对载流子一维限制，量子线和量子点具有更高的量化特性。

实际上，量子线激光器和量子点激光器都已问世，它们的研究必将为半导体光电子学带来许多新的更好的特性，并为光电子集成开辟了更加光明的未来。