Инжекционный лазер

ИНЖЕКЦИОННЫЙ ЛАЗЕР (диодный лазер), один из видов полупроводникового лазера, в котором инверсия населённостей создаётся инжекцией носителей заряда через р-n-переход или гетеропереход. Идея создания инжекционного лазера принадлежит Н. Г. Басову, О. Н. Крохину и Ю. М. Попову (1961), экспериментальное осуществление - Р. Холлу с сотрудниками (США, 1962).

При приложении выпрямляющего напряжения к полупроводниковому диоду в сечении р-n-перехода или гетероперехода (активная область) создаются высокие концентрации неравновесных носителей заряда (электронов и дырок). При высокой степени легирования р и n-областей достигается инверсная населённость в активной области при прямом протекании тока и происходит индуцированная излучательная рекомбинация этих носителей, а при наличии обратной связи - генерация излучения. Обратная связь осуществляется с помощью оптического резонатора (в качестве него могут использоваться отражающие грани полупроводника или отражающие периодические оптические решётки). Преимуществами инжекционного лазера являются прямое преобразование энергии электрического тока в энергию лазерного излучения с высоким кпд (до 70%), малые размеры (менее 1х0,5х0,5 мм), возможность высокочастотной модуляции (до десятков ГГц).

Выход излучения инжекционного лазера обычно происходит вдоль сравнительно протяжённой (0,1-1,5 мм) активной области, но разработаны инжекционные лазеры, излучающие перпендикулярно ей («вертикально»). Созданы инжекционные лазеры, в которых инверсная населённость возникает между подзонами одной зоны («униполярные» инжекционные лазеры). С 1990-х годов в большинстве инжекционных лазеров используются гетероструктуры; такие инжекционные лазеры называют гетеро-лазерами. Экспериментальные образцы инжекционных лазеров работают в диапазоне длин волн от УФ (около 0,4 мкм) до ИК (около 10 мкм); коммерческие инжекционные лазеры - в диапазоне 0,6-1,55 мкм.

Инжекционные  лазеры применяются в волоконно-оптических системах связи (включая трансокеанские), оптической памяти (при записи лазерных аудио и видеодисков), в лазерных принтерах, спектроскопии. Высокий кпд и прямое преобразование электрической энергии в световую делают инжекционные лазеры незаменимым источником мощных световых потоков, создаваемых монолитными линейками, матрицами и световодами с большим количеством интегрированных инжекционных лазеров. Такие системы позволяют получать непрерывную мощность излучения до 20 кВт, что используется в машиностроении, в технологии обработки материалов (сварке, резке, закалке металлов), в военной технике. Инжекционные  лазеры - наиболее эффективные источники накачки твердотельных лазеров.

Лит.: Кейси Х., Паниш М. Лазеры на гетероструктурах. М., 1981. Т. 1-2; Елисеев П. Г. Введение в физику инжекционных лазеров. М., 1983; Елисеев П. Г., Попов Ю. М. Полупроводниковые лазеры // Квантовая электроника. 1997. Т. 24. № 12.