Исследование транспорта носителей заряда в инжекционном лазере с частотной модуляцией оптического излучения

Исследование транспорта носителей заряда в инжекционном лазере с частотной модуляцией оптического излучения

Один из перспективных подходов к решению проблемы повышения эффективности межэлементных соединений - использование интегральных систем оптической коммутации, основными элементами которых являются инжекционные лазеры с функционально-интегрированными модуляторами оптического излучения. Инжекционные лазеры обеспечивают возможность модуляции лазерного излучения субпикосекундными управляющими импульсами при неизменном во времени токе накачки и реализацию источников и модуляторов оптического излучения в единой наногетероструктуре AB с гетеропереходами второго типа. В работе исследован транспорт носителей заряда в функционально-интегрированном лазере-модуляторе с внутренней частотной модуляцией генерируемого оптического излучения с использованием двухмерной диффузионно-дрейфовой модели и методики численного моделирования. Полученные результаты численного моделирования процессов транспорта носителей заряда в лазере-модуляторе при включении тока накачки и импульсном изменении управляющего напряжения учитывают структурные особенности, транспортные эффекты, механизмы стимулированной и спонтанной излучательной рекомбинации, а также время жизни фотонов. Показано, что максимальная частота модуляции лазерного излучения определяется субпикосекундным временем управляемой передислокации максимумов плотности носителей заряда в квантовых областях лазера-модулятора и временем жизни фотонов в резонаторе и соответствует терагерцовому диапазону. Для повышения максимальной частоты модуляции необходимо уменьшать время жизни фотонов в активной области лазера-модулятора до значений менее 3 пс, изменяя соответствующим образом параметры резонатора. Предложенные модель и методика численного моделирования позволяют оптимизировать параметры функционально интегрированного лазера-модулятора и обеспечить требуемое соотношение максимальной частоты модуляции оптического излучения, коэффициента модуляции и пороговой плотности тока накачки.
Борис Георгиевич Коноплёв
Южный федеральный университет, г. Таганрог, Россия
Евгений Адальбертович Рындин
Южный федеральный университет, г. Таганрог, Россия
Иван Вадимович Писаренко
Южный федеральный университет, г. Таганрог, Россия
Поделиться