Современная электроника №8/2024

СТРАНИЦЫ ИСТОРИИ 11 WWW.SOEL.RU СОВРЕМЕННАЯ ЭЛЕКТРОНИКА • № 8 / 2024 лазерного диода Холла в принципе не отличается от схемы светодиода Байярда, за исключением резонато - ра. В самой статье нет рисунка кон - струкции диода Холла. Однако во всех рассматриваемых четырёх пионер - ских работах использовалась в прин - ципе одна и та же структурная схе - ма, которая стала общепринятой для иллюстрации работы лазерного дио - да (рис. 7). На середине конструкции была рас - положена плоскость тонкой области арсенидогаллиевого p-n-перехода, полученного с помощью стандартно - го метода с диффузией цинка. Для сме - щения перехода использовался пря - мой импульсный ток c длительностью импульсов от 5 до 20 мкс (плюс пода - ётся на p-зону, минус на n-зону). Тща - тельно отполированные передняя и задняя грани создавали необходимые резонансные условия для спектраль - ного диапазона, в котором возможно было существование стимулирован - ного излучения. Расстояние между этими гранями определяло параме - тры стоячей волны, возникающей в этой зоне. Вся конструкция была раз - мещена в ёмкости с жидким азотом (–196°C). Инжекция носителей заря - да в зону перехода реализовывалась подбором плотности тока смещения. Электроны, диффундировавшие в зону проводимости, комбинировали с дыр - ками, испуская фотоны. При подаче импульсов прямого смещения, созда - ющих токи с большими плотностями (> 1000 А/см 2 ), начиная с некоторого значения наблюдалось слабое свече - ние через боковые отполированные поверхности. Инверсия заселённости возникала за счёт резонансных явле - ний, вызываемых в зоне между отпо - лированными гранями. Когерентность излучения лазерного диода Холла была подтверждена также экспериментами с устройствами преоб - разования инфракрасного излучения в диапазоне видимого света, который фиксировался с помощью скоростной фотосъёмки. На полученных фотогра - фиях отчётливо были видны верти - кальные полосы, которые обусловле - ны интерференцией между волнами, излучаемыми в различных точках вдоль края перехода на передней гра - ни куба. Их появление говорит о том, что существовало определённое фазо - вое соотношение между излучением, исходящим из различных точек вдоль перехода. При этом угловое разделение между интерференционными макси - мумами было согласовано с размерами перехода и длиной волны излучения. Эти факторы также свидетельствова - ли о когерентности зарегистрирован - ного инфракрасного излучения. Теоретическое описание механиз - ма стимулированного когерентного излучения света на тот момент вре - мени не было разработано. Однако авторы предположили, что когерент - ное стимулированное излучение было обусловлено переходами электронов между зонами, имеющими состояния с аналогичным волновым числом. На рис. 8 показаны спектры излу - чения для лазерного диода Холла в зависимости от плотности тока сме - щения. (Ось абсцисс – длина волны в ангстремах. Ось ординат – интенсив - ность излучения в относительных еди - ницах.) В диапазоне плотностей тока от 1000 А/см 2 до 8000 А/см 2 интен - сивность излучения увеличивает - ся практически линейно. В райо - не плотности тока около 8600 А/см 2 интенсивность излучения резко воз - растает, что характерно для начала вынужденного излучения. На коге - рентность излучения при плотностях тока в диапазоне от 8500 А/см 2 до при - мерно 9000 А/см 2 указывает то, что в этой области интенсивность увели - чивается почти в пятьдесят раз. Изме - ренные зависимости интенсивности излучения от частоты при пороговых Рис. 8. Спектры излучения для лазерного диода Холла в зависимости от плотности тока смещения: 1 – 6000 А/см 2 ; 2 – 8600 А/см 2 ; 3 – 10 400 А/см 2 ; 4 – 20 000 А/см 2 Рис. 9. Измеренные зависимости интенсивности излучения от частоты для различных диапазонов плотности тока смещения: a – пороговое значение плотности тока; b – диапазоны до и после порогового значения тока смещения 3 2 1 0 1 2 3 4 8400 8450 λ – A 4 3 2 1 0 a b 8200 8300 8400 8500 8600 8700 λ – A