I materiali composti quaternari con bandgap diretto, come InGaAsP e AlGaInAs, possono essere coltivati ​​su substrato InP, che corrisponde al reticolo con InP. Attualmente, in vari campi, i ricercatori hanno progettato laser a semiconduttore, amplificatori ottici, rilevatori, ecc., utilizzando questi due tipi di materiali che crescono sul substrato InP. Per gli amplificatori ottici, il laser a semiconduttore ad alta potenza da 1460 nm basato su AlGaInAs/InP MQW è una sorgente di pompaggio ideale. PAM-XIAMEN può coltivare una pompa AlGaInAs / InP da 1460 nmwafer epitassiale del diodo laserper l'amplificazione ottica. Per l'esatta struttura epi del laser della pompa fare riferimento alla tabella seguente:

1. Struttura epitassia del diodo laser a pompa da 1460 nm

PAM230509 – 1460LD

Per le strutture di pozzi quantistici con lunghezze d'onda laser comprese tra 1300 e 1700 nm, di solito pompiamo wafer di diodi laser per epitassia basati sul substrato InP e utilizziamo materiale InGaAlAs come pozzo quantico. Regolando la composizione di AlGaInAs e selezionando lo spessore appropriato del pozzo quantico, possiamo progettare liberamente la lunghezza d'onda del laser della pompa a diodi su un ampio intervallo. Dalla Fig. 1 si può vedere che la lunghezza d'onda corrispondente regolabile del sistema di materiali AlGaInAs/InP per il laser a pompa Raman può essere compresa tra 1,3 μm e 1,5 μm.

Fig. 1 Intervallo di lunghezze d'onda corrispondente al materiale AlGaInAs/InP

2. Sfide per la crescita materiale di AlGaInAs su InP

La difficoltà della crescita epitassiale degli AlGaInAs comprende principalmente:

1) Il componente Al si ossida facilmente e forma livelli energetici profondi con O;

2) All'interfaccia Al (Ga) InAs / InP, è probabile che si verifichi l'interdiffusione di As e P, influenzando la qualità dello strato epitassiale. Aumentando la temperatura e il rapporto V/II, è possibile ottenere materiali contenenti Al di alta qualità. Tuttavia, le alte temperature sono dannose per la crescita di materiali contenenti In. A temperature elevate, la pre-reazione di In e il desorbimento della superficie di crescita sono più gravi, il che porta facilmente alla formazione di goccioline di In distribuite sulla superficie, influenzando l'efficienza luminescente del materiale. Inoltre, maggiore è la temperatura di crescita, più grave è il problema dell'interdiffusione di As e P all'interfaccia tra AlGaInAs e InP, che influisce sull'uniformità e sulla planarità dell'interfaccia. Pertanto, l’intervallo di temperature di crescita dei materiali AIGalnAs di alta qualità è molto limitato e richiede un controllo preciso.

3. Ottimizzazione della struttura delle bande energetiche del laser a pozzo quantico AlGalnAs / InP

Al fine di migliorare ulteriormente le caratteristiche di temperatura dei dispositivi amplificatori in fibra laser a pompa e migliorare la capacità di limitazione dei portatori su entrambi i lati della regione attiva del laser, la struttura della banda di energia dei laser a pozzo quantico a deformazione AIGalnAs / InP è stata ottimizzata negli ultimi anni . Riassumendo brevemente:

1) Lo strato barriera di elettroni (ESL) viene introdotto nello strato della guida d'onda a indice graduale o nello strato limitante per impedire agli elettroni di fuoriuscire nello strato limitante. La temperatura caratteristica e l'efficienza della pendenza del diodo laser della pompa possono essere migliorate aggiungendo uno strato di barriera elettronica p-AllnAs tra gli strati MQW e p-SCH;

2) Introdurre InP sul lato N della regione attiva per migliorare la capacità di confinamento dei fori sul lato N;

3) Introdurre le barriere quantistiche multiple (MQB) AllInAs/AlGalnAs nello strato di confinamento per migliorare la capacità di confinamento dei portatori di carica.

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