InP-basierte Diodenlaser hoher Brillanz bei 14xx nm (PDF)

Im Rahmen dieser Arbeit konnten erstmals mittels Feststoffquellen-MBE epitaxierte InGaAsP-Trapezlaser bei 14xx nm demonstriert werden. Der erste Teil der Arbeit befasste sich mit der Auslegung der Vertikalstruktur. Zur Modellierung wurde eine passive Berechnung des Modenverlaufs in Fast-Axis-Richtung ver- wendet. Dabei wurden zwei Ansätze zur Dimensionierung der Epitaxieschichten verfolgt: Zum einen wurde das bei GaAs-Hochleistungslasern bewährte LOC-Konzept auf InGaAsP transferiert, um Strukturen mit niedrigen optischen Verlusten zu realisieren. Der andere Ansatz beinhaltete eine Struktur mit dünnen Wellenleiterschichten, die einen höheren modalen Gewinn ermöglicht und mehr Designfreiheit für eine Weiterentwicklung ergab. Verschiedene LOC-Strukturen und eine Vertikalstruktur mit schmalem Wellenleiter wurden experimentell realisiert und anhand von Schnellprozess-Emittern gepulst charakterisiert. Dabei zeigte sich, dass eine Spacerschicht auf beiden Seiten der aktiven Zone die interne Quanteneffizienz des Bauelements um rund 15% erhöhte und damit zu einer niedrigeren Laserschwelle beiträgt. Eine Variation der Quantenfilmzahl bei den LOC-basierten Strukturen ermöglichte die Extraktion des Materialgewinns und der Transparenzstrom- dichte, die als Parameter in die BPM-Simulation der Trapezlaser eingingen. Weiterhin liess sich hieraus auch eine Vorhersage f¿ur eine optimierte aktive Zone speziell für den Trapez- laser treffen: Mit vier QWs (LOC-Struktur) bzw. drei QWs (schmaler Wellenleiter) war eine Minimierung des Schwellenstroms zu erwarten. Die Strukturvariante mit schmalem Wellenleiter zeigte von allen untersuchten Vertikal- strukturen die elektrooptisch besten Eigenschaften, was sich auf einen besseren Ladungs- trägereinfang in der aktiven Zone und auf den h¿oheren modalen Gewinn zurückführen liess. Eine Variation des Dotierprofils ergab, dass die untere Grenze der internen Verluste bei etwa 7 cm−1 liegt, da sich bei einer geringeren p-Dotierung die interne Quanteneffizienz dramatisch verschlechtert. Hier wiederum bestätigte sich der Vorteil des LOC-Konzeptes, mit dem sich interne Verluste zwischen 2.0 und 3.3 cm−1 realisieren liessen. Diese Wer- te bewegen sich im Bereich von Bestwerten, die bei InGaAsP-Lasern dieser Wellenlänge veröffentlicht wurden.