Charakterystyki mocy lasera VECSEL w funkcji relaksacji sieci krystalicznej

摘要

We have investigated the influence of strain built into the periodic gain structure of Vertical External Cavity Surface-Emitting Lasers on the laser properties. Laser structures with different numbers of quantum wells (QWs) in the active region were grown using molecular beam epitaxy. The strain was analyzed by reciprocal space maps taken around two reflections of 004 and -2-24. It was found that the dependence of strain relaxation caused by misfit dislocation on the number of quantum wells can be described by a linear function. Fitting the numerical simulations to the experimentally-obtained output power characteristics revealed that misfit dislocations are the non-radiative recombination defects and are responsible for suppressing output power. Taking as a criterion the output power, we determined the optimal number of QWs as 12 and the maximal tolerable relaxation value as 0.27 for InGaAs/GaAs VECSEL structures with uniformly distributed quantum wells in a microcavity. Using diamond heat spreader bonded to the laser surface we obtained output power of 4.5 W.%W artykule przedstawione zostały wyniki badań wpływu naprężenia sieci struktury lasera z pionową wnęką rezonansową VECSEL (vertical external cavity surface emitting laser) na jego własności. Badane były struktury z różną liczbą studni kwantowych w obszarze aktywnym. Pozostałe parametry były stałe. Naprężenie w strukturze określane było na podstawie pomiarów map węzłów sieci odwrotnej wykonanych wokół dwóch refleksów: 004 i -2-24. Stwierdzono, że stopień relaksacji sieci w zależności od liczby studni kwantowych można opisać za pomocą funkcji liniowej. Z porównania wyników numerycznych i eksperymentalnych wynika, że dyslokacje niedopasowania są źródłem rekombinacji niepromienistej, silnie wpływającym na redukcję mocy wyjściowej z lasera. Biorąc za kryterium oceny jakości lasera moc zewnętrzną, określiliśmy optymalną liczbę studni kwantowych w obszarze aktywnym równą 12, co jest związane z relaksacją sieci równą 27%. Stosując diament jako medium rozpraszające ciepło, uzyskaliśmy maksymalną moc równą 4,5 W.