Без темы
<<  50 лет метрополитену Санкт-Петербурга 55-летию Заозёрска посвящается  >>
50 лет полупроводниковому лазеру: история и перспективы
50 лет полупроводниковому лазеру: история и перспективы
Создание физических основ лазера
Создание физических основ лазера
Первые полупроводниковые лазеры
Первые полупроводниковые лазеры
Характеристики первых лазеров
Характеристики первых лазеров
Лазеры с двумя гетеробарьерами
Лазеры с двумя гетеробарьерами
Жидкофазная эпитаксия
Жидкофазная эпитаксия
Первые полупроводниковые лазеры, работающие в непрерывном режиме при
Первые полупроводниковые лазеры, работающие в непрерывном режиме при
Пучковая и МОС-гидридная эпитаксии
Пучковая и МОС-гидридная эпитаксии
Лазер с квантовой ямой
Лазер с квантовой ямой
Лазеры с квантовыми точками
Лазеры с квантовыми точками
Формирование волновода в плоскости подложки
Формирование волновода в плоскости подложки
Распределенная обратная связь (РОС)
Распределенная обратная связь (РОС)
Расширение оптического диапазона
Расширение оптического диапазона
Лазерные линейки и лазерные матрицы
Лазерные линейки и лазерные матрицы
Лазеры с вертикальным резонатором
Лазеры с вертикальным резонатором
Лазеры на GaN
Лазеры на GaN
Уменьшение плотности порогового тока
Уменьшение плотности порогового тока
Необычные лазеры
Необычные лазеры
Квантовые каскадные лазеры
Квантовые каскадные лазеры
Нерешенные проблемы
Нерешенные проблемы
Современный рынок лазеров
Современный рынок лазеров

Презентация: «50 лет полупроводниковому лазеру: история и перспективы». Автор: Aleshkin. Файл: «50 лет полупроводниковому лазеру: история и перспективы.ppt». Размер zip-архива: 2334 КБ.

50 лет полупроводниковому лазеру: история и перспективы

содержание презентации «50 лет полупроводниковому лазеру: история и перспективы.ppt»
СлайдТекст
1 50 лет полупроводниковому лазеру: история и перспективы

50 лет полупроводниковому лазеру: история и перспективы

2 Создание физических основ лазера

Создание физических основ лазера

1900 г. М.Планк –постулат о дискретном поглощении и испускании, привел выражение, связывающее частоту электромагнитного излучения и энергию кванта 1916 г. – работа Эйнштейна по предсказанию вынужденного излучения. 1927-1930 гг – работы Дирака с квантовым обоснованием вынужденного излучения. 1928 г Р.Ладенбург и Г.Копферманн экспериментальное подтверждение существования вынужденного излучения и наблюдение инверсной населенности в неоновом разряде. 1940 г. В.Фабрикант, Ф.Бутаева – предложение использования вынужденного излучения среды с инверсией населенности для усиления излучения. 1950 г. А.Кастлер (Нобелевская премия по физике 1966 г.) – метод оптической накачки для создания инверсной населенности. 1952 г. Броссель, Кастлер, Винтер –создание инверсной населенности 1954 г. мазер на аммиаке - Ч.Таунс, теоретическое обоснование А.М.Прохоров и Н.Г.Басов (Нобелевская премия 1964 г) 1960 Т.Мейман первый оптический генератор на рубине

3 Первые полупроводниковые лазеры

Первые полупроводниковые лазеры

1961 г. Басов Н.Г., Крохин О.Н., Попов Ю.М. ЖЭТФ, 39, 1486 (1961) – предложении о создании инверсной населенности в прямосмещенном p-n переходе. 1962 г. лазер на p-n переходе GaAs – четыре группы из США (GE из Schenectady,IBM, GE из Syracuse, MIT Lincoln Laboratory) почти одновременно! Импульсы тока 5-20 мкс, Е=77 К, полированные торцы, плотность порогового тока ~ 104 (8500) А/см2.

4 Характеристики первых лазеров

Характеристики первых лазеров

Два основных недостатка: растекание носителей + плохой волновод (большие оптические потери)

Мощность ~10 нВт, КПД <0.01%

Спектр из работы Холла

5 Лазеры с двумя гетеробарьерами

Лазеры с двумя гетеробарьерами

Kroemer H 1963 A proposed class of hetero-junction injection lasers Proc. IEEE 51 1782–3 Алферов Ж.И., Казаринов Р.Ф. «Полупроводниковый лазер с электрической накачкой» Авт. свид. №181737. Заявка № 9508/26-25. Заявлено 30.03.1963 По сути эти работы явились вторым рождением полупроводникового лазера поскольку кардинально улучшались его характеристики благодаря явлению суперинжекции и волноводному эффекту.

6 Жидкофазная эпитаксия

Жидкофазная эпитаксия

Эти структуры позволили получить импульсную генерацию при комнатной температуре (Алферов 1968)

Технология жидкофазной эпитаксии была создана в RCA (Radio Corporation of America) в 1963 г. и в 1967 была усовершенствована для роста гетероструктур GaAs/AlGaAs несколькими группами в мире (в СССР – группой Алферова) Жидкофазная эпитаксия оказалась очень удачным методом для выращивания лазерных диодов GaAs/AlGaAs

7 Первые полупроводниковые лазеры, работающие в непрерывном режиме при

Первые полупроводниковые лазеры, работающие в непрерывном режиме при

комнатной температуре

Рисунок из Нобелевской лекции Алферова

Плотность порогового тока уменьшена до 940 А/см2

8 Пучковая и МОС-гидридная эпитаксии

Пучковая и МОС-гидридная эпитаксии

Следующий шаг в развитии лазерного диода можно было сделать только на основе более совершенной технологии. В 1968 г. эти технологии были предложены. Они позволяли в принципе контролировать толщины до нескольких ангстрем и делать любое количество слоев с разными составами

9 Лазер с квантовой ямой

Лазер с квантовой ямой

Для облегчения создания инверсии активная область должна иметь малую толщину, а для обеспечения волноводного эффекта , необходимо, чтобы толщина волноводного слоя была не менее ~0.2 мкм. Решение этой проблемы – структура с различным ограничение для электронов и света. Однако, при этом уменьшается коэффициент перекрытия. Решение – квантовые ямы. В них коэффициент усиления обратно пропорционален толщине. Первый лазер с квантовой ямой (200А) создан MOCVD в 1978. Внешняя квантовая эффективность 80% , ширина полоска 4 мкм, мощность ~ 5мВт, непрерывный режим, Т=300 К, плотность порогового тока 1.5-2 кА/см2. Здесь есть кажущийся парадокс!

10 Лазеры с квантовыми точками

Лазеры с квантовыми точками

11 Формирование волновода в плоскости подложки

Формирование волновода в плоскости подложки

В первых лазерах волновод формировался ограничением тока (рис.2), потом были предложены структуры с захороненным гетеропереходом (рис. 7а) и полосковая структура (рис. 7б).

12 Распределенная обратная связь (РОС)

Распределенная обратная связь (РОС)

РОС позволяет провести селекцию продольных мод. Это приводит к обужению линии генерации и к большей температурной стабильности частоты генерации.

13 Расширение оптического диапазона

Расширение оптического диапазона

Лазеры телекоммункационного диапазона 1.3-1.5 мкм - на основе InP c КЯ InGaAs, «Красные лазеры» на InGaP и AlGaAs

Реализация лазеров на нитридах –освоение диапазона Arakawa Y, Sakaki H, Nishioka M, Okamoto H and Miura N 1983 Spontaneous emission characteristics of quantum well lasers in strong magnetic fields. An approach to quantum-well-box light source Japan. J. Appl. Phys. 22 L804–6 Кроме того на этой системе вероятно будет основано освещение ближайшего будущего

Реализация лазера на гетероструктуре II рода GaInAsSb-GaSb – освоение диапазона 1.5- 4 мкм

14 Лазерные линейки и лазерные матрицы

Лазерные линейки и лазерные матрицы

15 Лазеры с вертикальным резонатором

Лазеры с вертикальным резонатором

Сверхнизкий пороговый ток • Высокое качество излучения • Монолитно-интегрированные зеркала • Планарная технология, тестирование на пластине, плотные массивы, интеграция на чипе

16 Лазеры на GaN

Лазеры на GaN

Исследование светодиодов на GaN началось в США в 60 годах, но диоды были крайне неэффективными из-за плохого качества GaN. Nakamura создал MOCVD технологию выращивания качественного GaN и поэтому были созданы эффективные светодиоды (кпд. 10%) и голубые лазеры (430 нм). На основе гетероструктуры InGaN/AlGaN созданы лазеры работающие в диапазоне 360 -520 нм (сине-зеленый диапазон)

17 Уменьшение плотности порогового тока

Уменьшение плотности порогового тока

18 Необычные лазеры

Необычные лазеры

Лазер на Ge/Si гетероструктуре

19 Квантовые каскадные лазеры

Квантовые каскадные лазеры

Идея : Р.Ф.Казаринов, Р.А.Сурис ФТП, т.5, 797 (1971). Реализация: Jerome Faist; Federico Capasso, Deborah L. Sivco, Carlo Sirtori, Albert L. Hutchinson, and Alfred Y. Cho (April 1994). "Quantum Cascade Laser" Science 264 (5158): 553–556 Диапазон в среднем ИК: 3-25 мкм, в дальнем ИК: >60 мкм

20 Нерешенные проблемы

Нерешенные проблемы

Увеличение скорости передачи Увеличение мощности и КПД Создание дешевых коммерческих лазеров на Si для межчиповой связи Фазовая синхронизация лазеров в линейках ТГц лазеры, работающие при комнатной температуре Продвижение в ультрафиолетовый диапазон

21 Современный рынок лазеров

Современный рынок лазеров

«50 лет полупроводниковому лазеру: история и перспективы»
http://900igr.net/prezentacija/istorija/50-let-poluprovodnikovomu-lazeru-istorija-i-perspektivy-137356.html
cсылка на страницу

Без темы

1773 презентации
Урок

История

150 тем
Слайды
900igr.net > Презентации по истории > Без темы > 50 лет полупроводниковому лазеру: история и перспективы