Напівпровідникові лазери з електронним накачуванням на основі сполук груп А2В6, А3В5 з покращеними експлуатаційними характеристиками - Автореферат

Напівпровідниковий лазер з електронним накачуванням (НЛЕН) швидкими електронами має ряд переваг перед приладами з іншими методами збудження. Проблеми деградації лазерів і їхньої радіаційної стійкості при опроміненні електронами високих енергій вивчалися мало, тому актуальність проведення таких досліджень не викликає сумнівів. Все наведене вище доводить, що розробка та удосконалення методів, методик і технологічних заходів при створенні напівпровідникових лазерів з електронним накачуванням з метою покращення їх параметрів є актуальними. Удосконалено моделі, що описують залежності основних характеристик напівпровідникових лазерів з електронним накачуванням на основі сполук груп А2В6 і А3В5 від фізико-хімічних властивостей матеріалу активного середовища та умов його збудження. Із спільних публікацій здобувачу належить наступне: у [1] - удосконалення моделі залежності спектральних, порогових, енергетичних характеристик напівпровідникових лазерів з електронним накачуванням на основі сполук груп А2В6 і А3В5 від особливостей зонної структури, фізико-хімічних властивостей матеріалу; у [2] - запропонована структура побудови випромінювача інфрачервоного діапазону на CDS; у [4] - запропоновано удосконалення пасивації поверхні напівпровідникового кристалу; у [5] - встановлено закономірності впливу електронів з енергією вище порога утворення дефектів на властивості матеріалів активного середовища та характеристики лазерів даного типу; у [8] - вдосконалені моделі процесів деградації активного середовища приладів ІЧ діапазону; у [9] - запропонована методика імпульсного радіаційного відпалу.У загальному вигляді ККД лазерів з електронним накачуванням дорівнює відношенню випромінюваної потужності до потужності, що падає на кристал. Таким чином, граничний ККД у лазерах з електронним накачуванням може досягати величини 29%. В залежності від роду напівпровідника, розмірів активного кристалу (резонатора), НЛЕН може генерувати випромінювання з довжиною хвилі в одному з діапазонів спектра електромагнітних коливань. Проблема деградації лазерів і їхньої радіаційної стійкості при опроміненні електронами високих енергій вивчалася мало, тому актуальність проведення таких досліджень не викликає сумнівів. Залежність енергії фотонів стимульованого випромінювання від порогової щільності струму jпор лазерів на твердому розчині Ga1-XALXAS - GAAS показала, що jпор при T = 83 К для легованих зразків n - типу (hн <1,8 ЕВ) досить низькі і становили 0,6ч0,9 А/см2 (швидкість генерації G=(4,8-7,2)•1025 см-3.с-1).При цьому зявляється можливість використання значно більшого кола напівпровідникових зєднань груп А2В6 і А3В5 і твердих розчинів на їх основі, суттєво розширити діапазон значень довжини хвилі випромінювання, збільшити потужність випромінювання, термін служби приладів тощо. Удосконалено моделі, що описують залежності основних характеристик напівпровідникових лазерів з електронним накачуванням на основі сполук груп А2В6 і А3В5 від фізико-хімічних властивостей матеріалу активного середовища та умов його збудження. Наукова новизна полягає у тому, що на відміну від відомих, удосконалені моделі визначають комплексно залежність спектральних і енергетичних характеристик приладів від зонної структури, умов легування матеріалу активного середовища, а також від рівня його збудження електронним пучком. Особливістю цих результатів, що визначає їх наукову новизну, є формулювання вимог до матеріалу, конструкції та технології виготовлення приладів, визначення умов усунення побічної (повздовжньої) генерації випромінювання, пропозиції застосування та технології виготовлення приладів з багатоелементними мішенями. На основі отриманих наукових результатів запропоновано методики вибору властивостей те технології виготовлення активного середовища ефективних НЛЕН, створені експериментальні зразки лазерів на основі сполук А2В6 і А3В5 та їх твердих розчинів, забезпечено підвищення надійності приладів, запропоновано технологію виготовлення багатоелементних мішеней для підвищення потужності випромінювання лазерів.

ОСНОВНИЙ ЗМІСТ