Двухуровневая лазерная генерация в инжекционных микродисковых лазерах с активной областью на основе InAs/GaAs квантовых точек

Настоящая работа посвящена исследованию и анализу характеристик двухуровневой лазерной генерации в микродисковых лазерах с квантовыми точками (КТ) InAs/GaAs и InAs/InGaAs. Впервые продемонстрирован эффект двухуровневой лазерной генерации в инжекционных микродисковых лазерах с InAs/GaAs КТ. Исследована зависимость пороговых токов лазерной генерации от диаметра дискового резонатора и определено, что структура с квантовыми точками InAs/GaAs обладает малыми пороговыми токами двухуровневой генерации. Исследована температурная эволюция пороговых характеристик генерации и выявлено, что пороговые плотности тока растут с увеличением температуры как для генерации на основном, так и на возбужденном переходах, что существенно отличает КТ InAs/GaAs от InAs/InGaAs. В микродисковых лазерах InAs/GaAs продемонстрирована высокая температурная стабильность. Генерация для микродисковых лазеров диаметром 24 мкм наблюдалась вплоть до 90°C, а для диаметров 12 и 32 мкм до 110 и 120 °C, соответственно. Впервые в литературе показана возможность управления пороговыми токами двухуровневой лазерной генерации за счёт изменения площади верхнего контакта. Посредством травления сфокусированным ионным пучком верхний контакт микродисковых лазеров с InAs/InGaAs КТ был распилен на секции с различным соотношением площадей и с глубинами травления 500, 1000, 1500 и 2000 нм. Показано, что с уменьшением площади секций для микродисковых лазеров диаметров 24 и 28 мкм наблюдается падение пороговых значений тока для лазерной генерации на возбуждённом состоянии и малый рост пороговых токов для генерации на основном состоянии. Исследована температурная эволюция лазерной генерации в микродисковом лазере с разделенным верхним электрическим контактом и выявлено, что критическая температура, при которой происходит исчезновение двухуровневой лазерной генерации, близка для малой и большой секции одного микродиска с малой глубиной травления. Исследовано влияние глубины травления на зависимость последовательного сопротивления диодов от площади секции верхнего разделенного контакта. Продемонстрировано уменьшение порогового тока почти на 100 мА для 28 мкм микродискового лазера с соотношением площадей секций 1 к 2 и глубиной травления 1500 нм. Показано, что при прокачке разных секций в одном микролазере наблюдается различный модовый состав.