Effect of Cavity Lifetime Variation on the Static and Dynamic Properties of 1.3-μm Wafer-Fused VCSELs

Abstract

We investigate experimentally the impact of photon cavity lifetime variations on the static and dynamic performance of high-speed 1.3-μm wavelength wafer-fused vertical-cavity surface-emitting lasers (VCSELs). The photon lifetime is modified by decreasing the top mirror reflectivity either by shallow-surface etching or by Bragg-reflector layer-pair removal. Significant improvements in both static and dynamic VCSEL performance as well as the extraction of internal VCSEL device parameters are achieved.

High-Power GaN-Based Vertical-Cavity Surface-Emitting Lasers with AlInN/GaN Distributed Bragg Reflectors

“…where α i is the internal loss, η i is the internal quantum efficiency, and α m F and α m R are the front and rear mirror losses, respectively [22]. Reducing the internal loss is important for enhancing η d F .…”

Вертикально-излучающие лазеры спектрального диапазона 1.55 mum, сформированные методом спекания

“…Толщины резона-тора и РБО выбраны так, чтобы проектное значение резонансной длины волны микрорезонатора было смещено в длинноволновую область относительно пика усиления активной области на 50−60 nm. Для исследуемой спеченной структуры применено стравливание двух пар слоев Al 0.9 Ga 0.1 As/GaAs в верхнем РБО с последующим прецизионным травлением на глубину 70 nm для получения оптимального времени жизни фотонов в резонаторе [12].…”

Анализ внутренних оптических потерь вертикально-излучающего лазера спектрального диапазона 1.55 μm, сформированного методом спекания пластин

“…Это ограничивает минимально-достижимый уровень внутренних оптических потерь ВИЛ гибридной конструкции на 10 cm −1 [10]. Теоретически шероховатость интерфейсов эпитаксиальных нелегированных AlGaAs РБО существенно ниже шероховатости интерфейсов диэлектрических зеркал, однако уровень внутренних оптических потерь ВИЛ спектрального диапазона 1.3 µm на основе InAlGaAs КЯ, полученных методом спекания пластин гетероструктур, синтезированными методом газофазной эпитаксии из металлорганических соединений (ГФЭМО), лишь на 10% ниже потерь для ВИЛ гибридной конструкции [12], что, по-видимому, обусловлено размытием гетерограниц и неоптимальным профилем легирования структуры. МПЭ потенциально позволяет обеспечить шероховатость на уровне отдельных монослоев и более резкие гетерограницы, в связи с чем вопрос оценки уровня внутренних оптических потерь таких ВИЛ представляется крайне актуальным.…”

“…При этом потери на вывод излучения задаются значениями коэффициентов отражения зеркал РБО и эффективной длиной вертикального микрорезонатора L e f f согласно выражению: [9,12], но и для рекордно быстродействующих ВИЛ спектрального диапазона 1.55 µm на основе толстых InAlGaAs КЯ с коротким резонатором, полученных с использованием гибридной конструкции длинноволновых ВИЛ [10]. В настоящей работе представлены результаты анализа уровня внутренних оптических потерь и эффективности токовой инжекции одномодовых ВИЛ спектрального диапазона 1.55 µm c активной областью на основе тонких напряженных InGaAs/InAlGaAs КЯ и нелегированных AlGaAs/GaAs РБО, полученных методом спекания пластин.…”