Оптоэлектроника

Функционирование УСЭЕЬ

В дополнение к одномодовому функционированию УС8ЕЬ обладают и другими преимуществами такими, как низкие пороговые токи и уменьшенная расходимость пучка излучения. Расходимость выходного пучка может быть легко рассчитана с использованием выражения (4.Д.5) для гауссовских пучков:

(13.В.9)

Здесь WQ — ширина выходного пучка. Для VCSEL диаметром 10 мкм (или WQ = 5 мкм), работающего на длине волны 1 мкм мы получаем расходимость величиной 1/ 5я радиан или 4° по всем направлениям.

Малый пороговый ток в первую очередь является результатом малого объема мате­риала, который надо инвертировать. В случае лазера с реберным волноводом и без антиотражающих покрытий граней для получения достаточного усиления в общем слу­чае необходимы резонаторы длиной 200 мкм. В предположении, что толщина квантовой ямы составляет 100 Е при ширине прибора 3 мкм, это соответствует активному объему

6 мкм3. Эту величину следует сравнить с объемом активной области VCSEL, составляю­щим 100 Е х (10 мкм)2 или 1 мкм3. Еще большего уменьшения порогового тока можно добиться за счет оксидирования боковых граней прибора с тем, чтобы усилить электри­ческое и оптическое ограничение. VCSEL с резонатором диаметром 3 мкм, изготовлен­ные таким образом, обладали пороговым током порядка нескольких мкА (при этом указанная величина соответствует плотности тока порядка 100 А см-2).