ПРИНЦИПЫ ЛАЗЕРОВ

ПОЛУПРОВОДНИКОВЫЕ ЛАЗЕРЫ

Полупроводниковые лазеры [31, 32] представляют собой один из наибо­лее важных типов лазеров, использующихся на сегодняшний день, и это связано не только с их широким и разнообразным спектром применения, но и с тем, что они оказались весьма привлекательными в качестве источников накачки для твердотельных лазеров. Поэтому полупроводниковые лазеры будут рассмотрены здесь достаточно подробно.

В качестве активной среды для полупроводниковых лазеров необходи­мо использовать прямозонные материалы, и, таким образом, обычные од­ноэлементные полупроводники, например или Ое, здесь не подходят. Большинство материалов для полупроводниковых лазеров основано на со­единениях элементов III группы периодической таблицы (например, А1, Оа, 1п) с элементами V группы (такими, как Ы, Р, Ав, вЬ) — так называе­мые соединения группы АшВу. Один из наиболее известных примеров — материал ОаАв, а также тройные (АЮаАв, 1пОаАз) и четверные ЦпОаАвР) сплавы. Длина волны непрерывного излучения лазера на соединениях груп­пы АшВу, в основном, лежит в диапазоне 630-1600 нм. Однако в последнее время были разработаны вызывающие большой интерес полупроводнико­вые лазеры на структуре 1пОаМ, которые обеспечивают непрерывное излу­чение при комнатной температуре в синей области спектра (~410 нм). Та­кие лазеры обещают стать наиболее перспективными из имеющихся полу­проводниковых лазеров для генерации лазерного излучения в очень важном сине-зеленом диапазоне длин волн. Однако полупроводниковые лазерные материалы не ограничиваются только соединениями группы АтВу. Следу­ет отметить, что для сине-зеленого края спектра также существуют широ­козонные полупроводники, в которых используются соединения элемен­тов II группы (такие как С<1 и Zn) с элементами VI группы (в, ве), — так называемые соединения группы АП£У1. Для другого конца электромагнит­ного спектра можно отметить полупроводники, основанные на некоторых соединениях группы А1У£У1, например свинцовые соли элементов Б, Бе и Те, позволяющие получить излучение в средней инфракрасной области (4-29 мкм). Однако из-за небольшой ширины запрещенной зоны эти лазе­ры требуют охлаждения до очень низких температур (криогенные темпера­туры). Следует отметить, что в последнее время для указанного инфракрас­ного диапазона (средний ИК-диапазон) были разработаны новые квантово­каскадные лазеры [56], не требующие для своего охлаждения криогенных температур.