Двойной полупроводниковый лазер, интегрированный с электронным ключом / Багаев Т.А., Ладугин М.А., Падалица А.А., Мармалюк А.А., Курнявко Ю.В., Лобинцов А.В., Данилов А.И., Сапожников С.М., Кричевский В.В., Коняев В.П., Симаков В.А., Слипченко С.О., Подоскин А.А., Пихтин Н.А.

Для многих практических применений требуются полупроводниковые лазеры с выходнымихарактеристиками, превосходящими возможности отдельных излучателей. Очевидным путемрешения данной задачи является создание многоэлементных лазерных излучателей. Традиционно припомощи такого подхода удается повышать выходную мощность. Так, линейки и решетки лазерныхдиодов позволяют в десятки и сотни раз увеличить этот параметр. Вместе с тем показано, что дляповышения яркости лазерного излучения и уменьшения массогабаритных параметров приборовперспективным представляется создание лазеров на основе эпитаксиально-интегрированныхгетероструктур – альтернативного подхода получения многоэлементных излучателей.Продемонстрировано увеличение квантовой эффективности лазеров с двумя активными областями в1.7-2.0 раза, с тремя – в 2.5-3.0 раза, с четырьмя – в 3.4-4.0 раз. Решетки лазерных диодов,изготовленные из указанных гетероструктур, позволяют достигать более 1 кВт выходной мощности вимпульсном режиме.Эпитаксиальная интеграция также открывает путь к созданию нескольких функциональноразличных компонентов в рамках одного кристалла. Например, для работы в импульсном режиме всостав излучателя необходимо ввести электронный ключ (динистор, тиристор, транзистор). Показано,что для миниатюризации и повышения надежности работы перспективно осуществлять интеграцию ведином процессе роста двух последовательно формируемых структур: тиристора и лазера. Такиеинтегральные приборы, лазер-тиристоры, при напряжении включения 15-25 В демонстрироваливыходную мощность 50-60 Вт в импульсном режиме.Данная работа посвящена дальнейшему развитию указанного подхода и направлена наисследование возможности монолитной интеграции нескольких лазерных излучающих областей сэлектронным ключом, обеспечивающим работу в импульсном режиме генерации. Впервые в миреполучены лазер-тиристоры с двумя излучающими лазерными секциями.Эпитаксиальные гетероструктуры InGaAs/AlGaAs выращивались методом МОС-гидриднойэпитаксии. Первоначально на подложке GaAs (001) формировались отдельные слои тиристорнойструктуры. Затем последовательно осаждались две лазерные секции, контакт между которымиобеспечивался посредством туннельного перехода. На основе полученных структур изготавливалисьлазерные излучатели с управляющим электродом и исследовались их характеристики. Двойнойлазер-тиристор характеризовался S-образной ВАХ с напряжением включения 15-20 В и квантовойэффективностью в 1,6-1,7 раза превышавшей значения для лазер-тиристора с одной излучающейсекцией.