详解激光器芯片的三种条形结构的区别
2021-01-29 15:06
光电子技术和芯片知识
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条形激光器可以在Y方向上对注入电流进行限制，也可以对光起到限制作用。从而降低阈值电流。常见的三种条形激光器：
三种条形的区别是：第一个直接采用介质膜做出条形金属接触形状。
第二个是挖掉一部分P砷化镓接触层，但是离量子阱还有点距离。
第三个是直接挖到N砷化镓，然后填充介质膜，把发光有源层都埋进去。
条形结构对电流的现在作用是显而易见的，但是对光的限制，可能有点绕。
条形结构就是想在芯片的Ｙ方向上，也做出类似ｘ方向的波导结构出来。电极条看起来似乎没有波导。
其实由于电流的限制形成了载流子浓度在ｙ方向上的不均匀，从而造成了复数折射率的不均匀，也就是说增益本身就可以使它的中间部分产生波导作用，称为增益导引，由于折射率引起的导引称之为折射率导引，因为电流是向条形电极的两边扩散的，一般我们用抛物线来描述复数折射率的变化。
在电极条形中由于折射率的实数部分是随着载流子的浓度的增加而降低的，上图ａ中折射率变化实际是负的，有一定的反波导作用，但由于增益波导的作用比较强，总的效果是对光仍有限制作用。
增益导引的缺点是他会造成模式的不稳定，因为当受激发射发生以后，载流子会大量地复合掉而改变载流子在ｙ方向的分布，从而改变了增益在ｙ方向上的分布，所以一般来说吧，脊条形中光的模式要比在电极条形中的稳定。
因为条宽比作用区宽度大很多，波导的截面是矩形的，激光器谐振腔镜面上的光强分布，称之为激光器的近场图，可以看出，随着条宽的增加，高次模开始出现，并逐渐增多。如下图
实际中更多的采用是第二种条形结构，因为第三种刻蚀起来有点麻烦，需要刻蚀量子阱层，这就要和Ｐ砷化镓分开刻蚀，采用第二道工艺，带来设备成本和工艺成本，且可能破坏量子阱区域的晶格结构等，带来不稳定因素。
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