Search

The effect of the waveguide and the quantum well-dot active region on polarization of transmitted light in laser-like heterostructures was studied with the polarimetry technique. The waveguide structures with quantum well-dots were demonstrated to have almost no effect on the transmitted radiation polarization when it is parallel or perpendicular to active region layers. However, in the case of intermediate angle of linear polarization, the transmitted radiation represents a mixture of elliptically polarized and unpolarized light. The largest degree of depolarization found was at 45° of linear polarization angle of the input radiation. Depolarization was found to increase with decreasing of number of QWD layers and reaches 23% for a single layer., Методом поляриметрии исследовано влияние волновода и активной области лазерных гетероструктур на основе квантовых яма-точек на поляризацию проходящего излучения. Установлено, что волноводные структуры с квантовыми яма-точками практически не оказывают влияния на проходящее излучение с поляризацией, параллельной или перпендикулярной слоям активной области. Однако, при вводе излучения с промежуточным углом линейной поляризации, выходящее излучение представляет собой смесь эллиптически поляризованного и неполяризованного света. Обнаружено, что деполяризация излучения максимальна при угле поляризации входящего излучения 45°, при этом она обратно пропорционально зависит от количества слоев квантовых яма-точек в активной области, достигая 23% для однослойной структуры.

In the present work, we study the possibility of the emission output of a semiconductor microring laser through a radially coupled optical waveguide. Room temperature lasing has been achieved in continuous wave regime with the wavelength of ~1090 nm. The characteristics of microlasers with and without waveguide have been compared. We have performed a spatial scanning with simultaneous detection of the laser radiation at an injection current above the threshold. We have observed an increase in the output power up to two times due to the use of a coupled waveguide., В данной работе исследуется возможность вывода излучения полупроводникового микрокольцевого лазера через радиально связанный оптический волновод. Лазерная генерация при комнатной температуре исследованных структур была реализована в непрерывном режиме на длине волны ~1090 нм. Проведено сравнение характеристик микролазеров с волноводом и без него. Реализовано пространственное сканирование с одновременной регистрацией лазерного излучения при токе накачки выше порогового. Мы наблюдали увеличение выходной мощности до двух раз за счет использования связанного волновода.

For the first time we show time-resolved photoluminescence dependencies with 0.2 ps resolution for the novel type of InGaAs/GaAs quantum-sized heterostructures, referred to as quantum well-dots (QWDs). Photoluminescence upconversion method, that allows achieving time resolution up to 0.2 ps, was used to obtain time-resolved spectra for light (lh) and heavy hole (hh) optical transitions of QWDs. We concluded that the capture of charge carriers to the lh and hh states of QWDs occurs simultaneously in the time range of ~ 10 ps and is probably limited by carrier diffusion in the matrix. The characteristic time of photoluminescence decay for the hh state (3 ns) was found to be greater than that of lh one (2 ns)., Впервые показана зависимость сигнала фотолюминесценции (ФЛ) от времени для нового типа квантоворазмерных гетероструктур InGaAs/GaAs, называемых квантовыми яма-точками (КЯТ). Был использован метод ап-конверсии фотолюминесценции, позволивший достичь временного разрешения до 0,2 пс и получить временные зависимости сигнала ФЛ для оптических переходов легких (lh) и тяжелых дырок (hh) в КЯТ. Было показано, что захват носителей заряда в lh и hh состояния КЯТ происходит одновременно в диапазоне времени ~ 10 пс, и, вероятно, ограничивается диффузией носителей в матрице. Характерное время затухания фотолюминесценции для состояния hh (3 нс) оказалось больше, чем для lh (2 нс).

In this work, we studied the influence of GaP compensating layers on the characteristics of GaAs solar cells with InGaAs quantum dot arrays. An increase in the overall level of quantum efficiency in the absorption range of quantum dots (870–1000 nm) by more than 10% has been demonstrated when GaP layers are embedded in GaAs intermediate layer (spacer) of a quantum dot array. It was also shown that in this case a noticeable increase in the open-circuit voltage can be achieved at high solar concentration., В настоящей работе было исследовано влияние параметров GaP компенсирующих слоев на фотоэлектрические характеристики GaAs фотопреобразователей с InGaAs квантовыми точками. Продемонстрировано увеличение общего уровня квантовой эффективности в области поглощения квантовых точек (870-1000 нм) более чем на 10% при встраивании GaP слоев в промежуточные слои массива квантовых точек. Также показано, что в этом случае при высоких кратностях солнечного излучения может быть достигнуто заметное увеличение напряжения холостого хода.

In this work, we study III-V p-i-n photodetectors and disk microlasers in terms of their static and small-signal modulation frequency response. InGaAs/GaAs quantum well-dots (QWDs) are used as the active region of the devices to provide operation wavelength around 1.1 µm, high optical and frequency response and temperature stability of characteristics. 30 µm-in-diameter microdisk lasers revealed CW output power level of 15-22 mW and error-free 10 Gbit/s data transmission at 30ºC without temperature stabilization. The microdisk laser and the p-i-n photodiode were heterogeneously integrated on a silicon substrate by Au-Au thermocompression bonding to form a compact transceiver. Detection of microlaser emission by the closely placed p-i-n photodiode is studied. The absolute value of the responsivity of the waveguide detector as high as 0.68 A/W for the unbiased device is demonstrated. The efficiency of the optical link at the level of 1.4% is achieved. Approaches to obtain higher efficiency of the optical link are discussed., В данной работе мы исследуем III-V p-i-n фотодетекторы и дисковые микролазеры с точки зрения их статических характеристик и возможности малосигнальной частотной модуляции. Микродисковый лазер и p-i-n фотодиод были интегрированы на кремниевой подложке с помощью термокомпрессионного соединения Au-Au для формирования компактного приемопередатчика. Исследовано детектирование излучения микролазера с помощью близко расположенного p-i-n фотодиода. Показано, что абсолютная величина чувствительности волноводного детектора достигает 0,68 А/Вт при отсутствии смещения. Достигнут КПД оптической связи на уровне 1,4%. Обсуждаются подходы к повышению эффективности оптической связи.

We present an investigation of optical coupling of injection microdisk and microring lasers with different diameters with a tapered fiber. We studied the dependences of the laser dominant mode intensity on the distance between the tapered fiber and the microlaser’s sidewall. For every studied laser a sharp intensity growth by 2-3 orders of magnitude was observed when the tapered fiber came in contact with the microlaser. We compared lasing spectra received by the tapered fiber and by the microobjective. Though the intensity of the electroluminescence signal received by the tapered fiber was lower than that coupled by the microobjective, the ratio of the dominant (lasing) mode intensity to spontaneous emission was noticeably higher for the case of the tapered fiber., В данной работе представлено исследование оптической связи инжекционных микродисковых и микрокольцевых лазеров различного диаметра с утоненным оптическим волокном. Были исследованы зависимости интенсивности доминирующей моды лазера от расстояния между утоненным волокном и боковой стенкой микролазера. Для каждого исследованного лазера наблюдался резкий рост интенсивности на 2-3 порядка при контакте волокна с микролазером. Проведено сравнение спектров лазерной генерации, полученных через утоненное волокно и микрообьектив. Интенсивность сигнала электролюминесценции в случае утоненного волокна была меньше, чем у сигнала с микрообъектива, но отношение интенсивности доминирующей лазерной моды к спонтанному излучению для утоненного волокна заметно выше.

This paper is the first study of the far-field patterns of semiconductor microlasers with an active region based on In0.4Ga0.6As/GaAs quantum well-dots. A theoretical model describing the far-field radiation pattern is developed. It is shown that in the vertical direction the radiation pattern has a narrow beam divergence (the most of the power is confined to 20 degrees) and is characterized by narrow lobes, the position and number of which are determined by the height of the waveguide relative to the substrate. It is found that in the horizontal direction, each optical mode has its own far-field pattern. A change in the injection current leads to a change in the dominant optical mode and in the far-field pattern. Deviation of the resonator shape from the circular one leads to chaotization of the peripheral modes and generation through more profound WGM-like modes. Reducing the diameter of the resonator leads to a reduction in the number of lobes of the horizontal radiation pattern., В работе впервые проведено исследование картин дальнего поля полупроводниковых микролазеров с активной областью на основе квантовых ям-точек In0.4Ga0.6As/GaAs. Разработана теоретическая модель, описывающая картину излучения в дальней зоне. Показано, что в вертикальном направлении диаграмма направленности имеет узконаправленных характер (основная часть мощности ограничивается в диапазоне 20 градусов) и характеризуется узкими лепестками направленности, положение и количество которых определяется высотой волновода относительно подложки. Установлено, что в горизонтальном направлении каждой оптической моде соответствует своя картина дальнего поля. Изменение тока накачки приводит к смене доминантной оптической моды и картины дальнего поля. Отклонение формы резонатора от круговой приводит к хаотизации периферийных мод и генерации через более углубленные МШГ-подобные. Уменьшение диаметра резонатора позволяет уменьшить количество лепестков горизонтальной диаграммы направленности.

In this work we study characteristics of the III-V microdisk lasers bonded onto silicon board. The bonding of microdisk lasers to the silicon substrate reduces their thermal resistance. Here we show improvement in output power, lasing threshold, dynamic characteristics and energy consumption in microdisk lasers with diameters of 31 μm and 19 μm by comparison of the characteristics obtained before and after bonding. Also, estimation of energy-to-data ratio was performed at 13oC and 20oC for a 19 μm microdisk lasers after bonding., В данной работе исследуются характеристики микродисковых лазеров, перенесенных на кремниевую подложку. Перенос микродисковых лазеров на кремниевую подложку снижает их тепловое сопротивление, что приводит к улучшению порога генерации, выходной оптической мощности, динамических характеристик и энергопотребления в микродисковых лазерах диаметром 19 мкм и 31 мкм.