Динамические характеристики новых типов поверхностно-излучающих лазеров с вертикальным микрорезонатором тема автореферата и диссертации по физике, 01.04.10 ВАК РФ

005004516

I

НАДТОЧИЙ Алексей Михайлович

ДИНАМИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ НОВЫХ ТИПОВ ПОВЕРХНОСТНО-ИЗЛУЧАЮЩИХ ЛАЗЕРОВ С ВЕРТИКАЛЬНЫМ МИКРОРЕЗОНАТОРОМ

Специальность:

01.04.10 — физика полупроводников

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата физико-математических наук

Санкт-Петербург - 1 ДЕК 2011

2011

005004516

Работа выполнена в Учреждении Российской академии наук Физико-техническом институте им. А.Ф. Иоффе РАН.

Научный руководитель:

доктор физико-математических наук М.В. Максимов

Официальные оппоненты:

доктор физико-математических наук, профессор В.Ф. Агекян

СПбГУ

доктор физико-математических наук, профессор Л.Е. Воробьев

СПбГПУ

Ведущая организация:

Санкт-Петербургский государственный электротехнический университет «ЛЭТИ» им. В.И. Ульянова (Ленина), кафедра радиотехнической электроники факультета электропики.

Защита состоится «15» декабря 2011г. в П2£' час. па заседании диссертационного совета Д002.205.02 при Учреждении Российской академии паук Физико-техническом институте им. А.Ф. Иоффе РАИ, 194021, Санкт-Петербург, Политехническая 26.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ФТИ им. А.Ф. Иоффе.

Отзывы на автореферат в двух экземплярах, заверенные печатью, просим высылать по вышеуказанному адресу ученому секретарю диссертационного совета.

Автореферат разослан «//>> яояЬьд 2011 г.

Ученый секретарь диссертационного совета

Доктор физико-математических наук /'" | , Л.М. Сорокин

кМЬлл,.....~...г

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы

В настоящее время оптическая технология приема-передачи информации прочно заняла ведущие позиции в мире телекоммуникаций и является одной из самых быстро развивающихся областей науки и техники. Одним из ключевых элементов таких систем являются поверхностно-излучающие лазеры на основе вертикального микрорезонатора (ПИЛВМ). В отличие от традиционных полосковых лазеров, конструкция ПИЛВМ обеспечивает вывод излучения в вертикальном направлении, перпендикулярном плоскости полупроводниковой подложки, с существенно более узкой и симметричной диаграммой направленности [1]. К другим важным достоинствам ПИЛВМ относятся относительно высокая температурная стабильность, более высокое быстродействие, низкие пороговые токи вследствие малого объема резонатора и экономичная групповая/планарная технология изготовления приборов. Как результат, поверхностно-излучающие лазерные диоды находят применение не только в цифровых оптических системах связи, но и в устройствах ввода-вывода на оптических принципах (компьютерные «мыши» и др. манипуляторы), а также в датчиках и сенсорах различного типа [2].

Стремительно растущее с каждым годом количество пользователей компьютеров и глобальной информационной сети Internet накладывает новые требования к принципам и характеристикам функционирования ПИЛВМ. Так, необходимо повышать быстродействие лазеров в режиме прямой модуляции в 4 раза каждые 5 лет, что представляет собой огромную проблему. В самом деле, скорость передачи данных в режиме прямой токовой модуляции определяется шириной полосы модуляции лазера. В свою очередь, ширина полосы модуляции лазера ограничена, с одной стороны, эффектами насыщения усиления, которые препятствуют ускорению релаксационных эффектов с увеличением плотности мощности в резонаторе. С другой стороны, большая плотность мощности, необходимая для достижения высокой частоты релаксационных колебаний, приводит к перегреву, уменьшающему максимальное усиление. Кроме того, заметно ухудшаются спектральные характеристики (растёт ширина спектра излучения и сдвиг линии генерации с током, «чирп») и пространственное качество излучения [2]. Более того, большая часть излучения уходит в волноводные моды, приводя к возникновению режима само-пульсации (self-pulsation), увеличению оптических потерь в непрокачиваемых областях лазера и дополнительному падению максимального усиления активной среды [3], и, в конечном счете, к деградации динамических характеристик лазеров. Таким образом, повышение быстродействия ПИЛВМ может быть достигнуто путем увеличения дифференциального усиления активной области, а также использования лазерных резонаторов, свободных от существующих недостатков. В связи с этим данная диссертационная работа, направленная как на совершенствование традиционных ПИЛВМ путем

использования новых типов наноструктур для активной области, а также конструкций резонатора, позволяющих подавить паразитные волноводные моды, так и на исследование вертикально излучающих приборов принципиально новых конструкций (ПИЛВМ с монолитным электрооптическим модулятором) представляется весьма актуальной.

Основная цель работы заключалась в теоретическом и экспериментальном исследовании новых типов быстродействующих ПИЛВМ в системе материалов Ga(In,Al)As диапазона излучения 850/980 нм, поиске путей оптимизации их активной области и конструкции с целью повышения эффективности и быстродействия.

Научная новизна работы заключается в следующем:

1) Впервые теоретически исследованы процессы спонтанного излучения в различных типах ПИЛВМ и обнаружен эффект увеличения скорости спонтанного излучения в вертикальном направлении в антиволноводной конструкции поверхностно-излучающих лазеров, основанной на использовании вертикального микрорезонатора с показателем преломления меньшим, чем эффективный показатель преломления распределенных брегговских отражателей;

2) Впервые исследованы структурные и оптические свойства наногетероструктур на основе InAs нановнедрений, сформированных в GaAs/AlGaAs квантовой яме путем осаждения InAs с эффективной толщиной меньше критической (1.6 монослоя), и продемонстрирована перспективность их применения в качестве активной области для быстродействующих (>40 Гб/с) ПИЛВМ оптического диапазона 850 нм;

3) Впервые экспериментально исследованы динамические характеристики нового оптоэлектронного прибора - ПИЛВМ с интегрированным электрооптическим модулятором и продемонстрирована температурная независимость эффективности модуляции;

4) Впервые показана принципиальная возможность передачи данных с помощью ПИЛВМ с интегрированным электро-оптическим модулятором на скоростях более 10 Гб/с.

Практическая значимость результатов:

1. Использование субмонослойных внедрений InAs в качестве активной области, а также конструкций, основанных на принципе подавлении паразитных мод (антиволноводный дизайн) перспективно для повышения эффективности и быстродействия ПИЛВМ диапазона 850/980 нм. Такие приборы могут найти широкое применение в сетях хранения данных и локальных вычислительных сетях (СХД/ЛВС), а также при межчиповой передаче данных в суперкомпьютерах;

2. ПИЛВМ с интегрированным электро-оптическим модулятором представляет собой новый тип миниатюрного оптического источника для

передачи информации. Благодаря использованию непрямой модуляции излучения данные приборы лишены некоторых ограничений в быстродействии и условиях работы, характерных для обычных ПИЛВМ, и могут совершить прорыв в оптоволоконных коммуникациях, предоставив возможность передачи информации со скоростью до 100 Гб/с на один канал.

Научные положения, выносимые на защиту

1. В антиволноводной конструкции поверхностно-излучающих лазеров, основанной на использовании вертикального микрорезонатора с показателем преломления меньшим, чем эффективный показатель преломления распределенных брегговских отражателей, излучение в волноводные моды, распространяющиеся в горизонтальном направлении, подавлено, а скорость спонтанной излучателыюй рекомбинации в вертикальном направлении возрастает по сравнению с поверхностно-излучающими лазерами на основе вертикального микрорезонатора традиционной конструкции;

2. В поверхностно-излучающих лазерах антиволноводной конструкции использование вертикального микрорезонатора на основе AlGaAs с содержанием алюминия более 80% позволяет увеличить толщину оксидной апертуры и повысить частоту отсечки паразитной RC цепочки, образованной элементами конструкции.

3. Использование InAs нановнедрений, сформированных в GaAs/AlGaAs квантовой яме путем осаждения InAs с эффективной толщиной меньше критической (1.6 монослоя), в качестве активной области поверхностно-излучающих лазеров с вертикальным микрорезонатором позволяет реализовывать длину волны генерации в диапазоне 850 нм, а также достигать малых значений К-фактора (0.33-0.38 не).

4. Модуляция излучения поверхностно-излучающего лазера с вертикальным микрорезонатором с помощью монолитного электро-оптического модулятора, сформированного в верхнем распределенном брегговском отражателе и осуществляющего сдвиг его стоп-зоны под действием прикладываемого электрического поля, позволяет реализовать сверхскоростную передачу данных скоростью более 10 Гб/с. Эффективность модуляции такого прибора температурно независима.

Апробация работы

Результаты диссертационной работы докладывались и обсуждались на всероссийских и международных конференциях:

- Конференция (школа-семинар) по физике и астрономии для молодых ученых Санкт-Петербурга и северо-запада,Санкт-Петербург, 29-30 октября, 2009;

- Конференция (школа-семинар) по физике и астрономии для молодых ученых Санкт-Петербурга и северо-запада,Санкт-Петербург, 27-28 октября, 2010;

-12 всероссийская молодежная конференция по физике полупроводников и наноструктур, полупроводниковой опто- и наноэлектронике, 25-29 октября 2010;

- 9 Российская конференция по физике полупроводников, Новосибирск-Томск, 28 сентября-3 октября, 2009.

- «Rusnanotech'09, международный форум по нанотехнологиям», Москва, 6-8 октября, 2009;

- 17th Int. Symp., «Nanostructures: Physics and Technology», Minsk, Belarus, June 22-26,2009;

- 18th Int. Symp., «Nanostructures: Physics and Technology», Saint Petersburg, Russia 21-26, June 2010;

- 19th Int. Symp., «Nanostructures: Physics and Technology», Ekatirinburg, Russia 20-25, June 2011;

- International Conference SPIE, San Jose, CA, USA, 25 January 2009;

- International Conference SPIE, San Francisco, California, USA, 25 January 2010;

- International Conference SPIE, San Francisco, California, USA, 26 January 2011.

Публикации

Основные результаты, содержащиеся в диссертации, опубликованы в 16 печатных работах, в том числе 10 в научных статьях и в материалах 6 конференций.

Структура и объем диссертации Содержание работы

Во введении обоснована актуальность работы, сформулирована цель работы, приведены положения, выносимые на защиту.

Первая глава носит обзорный характер. В разделе 1.1 описаны принципы работы систем передачи данных на основе волоконно-оптических линий связи (BOJIC), дано описание принципов и алгоритмов кодирования, а также сформулированы применяемые методы и условия тестирования таких систем. В разделе 1.2 приведены сведения о существующих стандартах длин волн в ВОЛС и особенностях их применения. Также дано пояснение использованию стандартов длин волн 850 и 980 нм для сетей малого радиуса действия. Раздел 12 посвящен источникам излучения для ВОЛС. Показаны преимущества ПИЛВМ перед торцевыми лазерами и светоизлучающим диодами, а также

рассмотрены теоретические модели, описывающие динамические характеристики ПИЛВМ при прямой токовой модуляции. В заключающем разделе 1.4 подробно рассмотрены методы повышения быстродействия ПИЛВМ, разработанные в последнее десятилетие различными научными группами.

Вторая глава посвящена теоретическому и экспериментальному исследованию антиволноводного ПИЛВМ.

Раздел 2.1 объясняет идею использования антиволноводной конструкции ПИЛВМ. В конструкции обычного ПИЛВМ резонатор с активной областью расположен между верхним и нижним РБО. Спонтанное излучение из активной области происходит во всех направлениях, и только незначительная его часть попадает в лазерную моду [4]. Более того, резонатор, имеющий более высокий средний коэффициент преломления, чем окружающие его брегговские зеркала, образует волновод в плоскости эпитаксиальных слоев (см. рис. 1,а). В ПИЛВМ этот эффект является нежелательным по двум причинам. Во-первых, значительная часть спонтанного излучения уходит в волноводную моду, распространяющуюся в горизонтальном направлении, тем самым уменьшая модальное усиление и увеличивая порог генерации в вертикальном направлении. Перераспределенный таким образом свет поглощается в активной области вне токовой апертуры, что может приводить к дополнительным потерям, самопульсации и нагреву. Во-вторых, в сверхвысокочастотных ПИЛВМ, которые представляют из себя колонну с диаметром порядка 10 мкм, горизонтальные волноводные моды могут преодолеть порог генерации. Такие моды, известные как моды шепчущей галереи (МШГ), обладают высокой добротностью и могут конкурировать с лазерной модой, что приведет к серьезному подавлению усиления и значительному ухудшению приборных характеристик ПИЛВМ на высоких частотах. Основная идея антиволноводного ПИЛВМ состоит в использовании резонатора, обладающего более низким показателем преломления, чем окружающие зеркала [5].

Раздел 2.2 содержит описание антиволноводной конструкции ПИЛВМ (А-ПИЛВМ (рис.1 а), а также результаты расчетов и их анализ. Нами исследовался ПИЛВМ стандартной конструкции с ОаАв ^.-резонатором, а также два варианта антиволноводной конструкции: с длинами резонатора ХУ2 и ЗХУ2. Резонатор в последних двух случаях был сформирован с помощью Al0.sGa0.2As (слоя с низким показателем преломления) и тонким слоем СаАБ в центре, который содержит квантовые точки (ямы).

С помощью теоретического подхода основанного на использовании функций Грина было рассчитано угловое и спектральное распределение спонтанного излучения в исследуемых ПИЛВМ. Также были получены интегральные оценки скоростей излучательной рекомбинации для планарной волноводной и вертикальной мод. Для нормировки полученных данных была использована скорость спонтанного излучения в объемном материале. Расчет углового распределения скорости спонтанного излучения в структурах показал,

что в стандартном ПИЛВМ около 36% спонтанно излучаемого света уходит в волноводную моду (что примерно равно доле лазерной моды), а в антиволноводных конструкциях излучение в волноводные моды практически отсутствует. Кроме того, подавление излучения в волноводную моду приводит к увеличению темпа спонтанного излучения в наклонные и лазерные моды. Так, в случае Ш-А-ПИЛВМ доля спонтанного излучения в лазерную моду возросла на 20%. Анализ спектральной зависимости скорости спонтанного излучения (рис. 16) подтверждает данные выводы. Излучение в волноводную моду является нерезонансным эффектом и не зависит от длины волны, в то время, как излучение в вертикальную лазерную моду возможно только при Х<Х0 О^п — длина волны фундаментальной моды ПИЛВМ). Таким образом, резкий скачок зависимостей на графике в районе Хо характеризует долю излучения в лазерную моду ПИЛВМ. В ХУ2-А-ПИЛВМ она на 20% выше, чем у стандартного ПИЛВМ. В случае же ЗХ/2-А-ПИЛВМ уменьшение фактора оптического ограничения вследствие большей длины резонатора приводит к перераспределению излучения волноводных мод, в основном, к наклонным, а не лазерным модам. При этом доля излучения в лазерную моду остается на уровне стандартного ПИЛВМ. В заключение раздела приведены оценки возможности возникновения лазерной генерации на модах шепчущей галереи. Согласно расчетам такая ситуация реальна для ПИЛВМ малых размеров (радиус мезы — 10 мкм, радиус токовой апертуры — 5 мкм) и стандартных условиях работы (усиление среды более 50 см"1).

Г- А ВМА. л ПИ

СлаАх «-» «уИд^и ••

ЛИ-

АЮаАзоЛ М-* >

Л. ПИЛВМ

С*аА$

■Ъ?*. А-ПИЛВМ

АЮаАз ОаАя

а)

О ая«Чк «ям км«

АЮаАя—« 1-1 1X1 О I—

ЬХА-ПИЛВМ

1.3

1.2

£ 1.0

0.9

0.8

■ 1/2Х-А-ПИЛВМ--Я.-ПИЛВМ 3/2Х-А-П11ЛВМ-

6)

0.96 0.98

1.00 Х/Хо

1.02

1.04

Рис. 1: а) Схематическое изображение профилей показателя преюмления слоев рассматриваемых конструкций ПИЛВМ. Сверху — стандартный ПИЛВМ (также показано распределение волноводной моды), в центре — ЗШ — А-ПИЛВМ, снизу - Ш-А-ПИЛВМ. б) Спектральная зависимость нормированной скорости спонтанного излучения для ПИЛВМ различных конструкций. к„ — длина волны лазерной генерации, \Уо — интегоальная скооость спонтанного излучения в объемном матепиаче.

В разделе 2.3 представлены результаты экспериментальных исследований ПИЛВМ с антиволноводной конструкцией диапазона 980 нм. Были синтезированы две лазерные структуры. В Х-микрорезонаторе ПИЛВМ

стандартной конструкции активная область окружена слоями Alo.isGao.8sAs, в то время как в антиволноводной конструкции (А-ПИЛВМ) использован ЗА/2-микрорезонатор, содержащий слои Al0.sGa0.2As (рис. 1а). В качестве активной области были использованы слои с субмонослойными квантовыми точками ГпСаАБ/АЮаАз [6], излучающие в диапазоне 960-980 нм. Также использовались легированные РБО и конусообразная оксидная токовая апертура.

а) в)

А-ПИЛВМ ПИЛВМ

6)

12345678

Диаметр апертуры, мкм

Рис. 2: а) микрофотография профиля оксидной апертуры после окисления, серый цвет -соответствует слою АЮаАэ, черный - оксиду АЮаО; б) эквивалентная схема для моделирования высокочастотных свойств конструкции ПИЛВМ; в) значения емкости Са, как функция размера токовой апертуры.

Характеристики ПИЛВМ стандартной и антиволноводной конструкций с диаметром токовой апертуры 3 мкм в неперерывном режиме похожи: пороговые токи в обоих случаях менее 0.3 мА, но при этом А-ПИЛВМ демонстрирует 10% выигрыш в дифференциальной эффективности и максимальной выходной мощности. Увеличение дифференциальной эффективности А-ПИЛВМ объясняется 25% увеличением пропускания РБО из-за изменения контраста на интерфейсе микрорезонатор-РБО. Микрофотографии сканирующего электронного микроскопа с профилем оксидной апертуры выявили 4-х кратное увеличение толщины оксида у А-ПИЛВМ (рис.2а). Это связано с эффектом бокового (вертикального) окисления слоев Alo.8Gao.2As микрорезонатора антиволноводной конструкции от уже окисленных слоев апертуры. Для исследования высокочастотных электрических свойств приборов был проведен малосигнальный анализ электрического отражения. Моделирование полученных кривых электрического отражения с помощью модели [7] выявило значительное уменьшение паразитной емкости оксидного слоя апертуры в А-ПИЛВМ как следствие увеличения толщины оксида. На рис.2 в приведена зависимость полученных значений емкости Са от размера апертуры. С„ — ключевой элемент эквивалентной схемы, определяющей частоту отсечки паразитной Я С цепочки, образованной элементами конструкции прибора, и

представляющей собой паразитный фильтр низких частот (ФНЧ, рис.2 б). В ПИЛВМ Си быстро растет с размером апертуры, что может быть объяснено только вкладом оксидной составляющей емкости. Расчеты частоты отсечки ФНЧ для приборов с 3 мкм апертурой, показали, что полоса пропускания при использовании антиволноводной конструкции микрорезонатора возросла почти в два раза (с 6 до 11 ГГц).

В третьей главе приведены результаты исследований ПИЛВМ диапазона 850 нм с активной областью на основе нановнедрений, сформированных методом осаждения InAs с эффективной толщиной меньше критической (т.е. соответствующей формированию квантовых точек по механизму роста Странски-Крастанова).

Раздел 3.1 посвящен структурным и оптическим исследованиям свойств активной области на основе InAs внедрений. Было синтезированно три структуры, в которых нановключения формировались путем осаждением InAs номинальной толщиной 0.5, 0.9 и 1.5 монослоя в квантовую яму GaAs/Alo,3Gao.7As. Результаты исследований структур методом рентгеновской дифракции и моделирование полученной кривой качания позволило определить толщины слоев. Отклонение от номинальных ростовых значений составило менее 10%. Исследования слоев методом электронной микроскопии высокого разрешения показали, что во всех выращенных структурах наблюдается латеральная модуляция состава по In в слое InAs/GaAs, что приводит к образованию островков размером 2-3 нм с повышенным содержанием In. При этом концентрация In в областях между островками составляет менее 20%. Исследований синтезированных образцов методом спектроскопии фотолюминесценции (ФЛ) проводились при комнатной температуре и возбуждении NdYAG-лазером (длина волны 532 нм) с плотностью 5 кВт/см2. Пик ФЛ сдвигается в длинноволновую сторону (от 820 нм до 860 нм) с увеличением номинальной толщины слоя InAs. Кроме того, согласно сопоставлению расчета положения квантово-размерных уровней для квантовой ямы GaAs/Alo.3Gao.7As с измеренными значениями, добавление InAs в такую квантовую яму приводит к длинноволновому сдвигу излучения на 20-40 мэВ. С учетом обнаруженной существенной латеральной модуляции состава по In это означает, что внедрения InAs в GaAs/AlojGaojAs квантовую яму являются центрами локализации носителей заряда даже в условиях комнатной температуры и концентрации носителей, характерной для лазерной генерации. В этом случае захват носителей заряда на такие центры носит коррелированный (экситонный) характер, что приводит к экситонному механизму рекомбинации, и, соответственно, к увеличению дифференциального усиления до 2 раз по сравнению со случаем некоррелированного захвата [8].

В разделе 3.2 представлены результаты исследований статических характеристик ПИЛВМ с активной областью на основе нановнедрений InAs. Для реализации длины волны излучения около 850 нм в качестве активной области был выбраны вариант осаждения InAs с номинальной толщиной 0.5

монослоя. Также в ПИЛВМ были использованы легированные Alo.2Gao.8As/Alo.9Gao.1As зеркала и оксидная апертура в совокупности с квазиантиволноводной конструкцией микрорезонатора, в которой минимизирован фактор оптического ограничения для паразитных волноводных мод.

Исследования приборных характеристик ПИЛВМ были проведены для приборов с токовыми апертурами диаметром 3 и 5 мкм. Приборы с диаметром токовой апертуры 3 мкм демонстрирует одномодовую (подавление боковых мод более 30 дБ) лазерную генерацию вблизи 835 нм при комнатной температуре с пороговым током 0.35 мА и максимальной выходной мощностью до 0.8 мВт. Исследования статических характеристик также позволили выявить повышенное электрическое сопротивление РБО, что может быть связано с накоплением Be (легирующей примеси) на интерфейсах слоев из-за быстрой диффузии в процессе роста.

В разделе 3.3 приведены описание и результаты исследований высокочастотных свойств приборов методом малосигнального частотного анализа амплитудно-частотной характеристики (АЧХ) и отражения электрического сигнала (параметры S21 и Sil). Моделирование АЧХ, записанных при различных рабочих токах, с помощью модели [9] позволило получить значения ключевых параметров, ограничивающих быстродействие прибора. На рис.За представлен график зависимости частоты релаксационных колебаний (резонансной частоты) от корня рабочего тока над порогом, а также зависимость частоты отсечки ФНЧ. Одномодовый прибор имеет больший наклон линейного участка зависимости резонансной частоты от корня рабочего тока над порогом (D-фактор), что связано с меньшим объемом оптической моды в микрорезонаторе и позволяет достигать высоких резонансных частот (17ГГц) при сравнительно малых рабочих токах. Однако, низкие значения частоты отсечки ФНЧ, связанные с обнаруженным ранее повышенным электрическим сопротивлением РБО, не позволяют полностью реализовать потенциал приборов. В то же время зависимость коэффициента затухания (дэмпфирования, damping factor) одномодового прибора от квадрата резонансной частоты (рис.3 б) позволяет оценить K-фактор, характеризующий высокочастотный потенциал активной области. Низкие значения К-фактора (0.33-0.38 не) позволяют сделать вывод о том, что в случае оптимизации конструкции прибора и повышения частоты отсечки паразитного ФНЧ, будет достигнута полоса модуляции до 27 ГГц и скорость передачи данных не менее 42 ГБ/с. В заключение раздела приведены результаты исследований передачи данных с помощью многомодового чипа при скорости 20 Гб/с. Продемонстрирована передача данных с уровнем ошибок менее 10"12 и открытая глаз-диаграмма с отношением сигнала к шуму более 5.

300

(/-/th)1/2,mA1/2

fl GHz"

Рис. 3: а) Зависимость резонансной частоты fr (сплошная линия) и частоты отсечки (пунктирная линия) от корня рабочего тока над порогам для: 1 - одномодового (диаметр токовой апертуры d— Змкм ) и 2 - многомодового (d= 5мкм) приборов; Ь) Зависимость коэффициента затухания от квадрата резонансной частоты для многомодового прибора.

В четвертой главе представлены результаты экспериментальных исследований ПИЛВМ диапазона 850 нм с монолитным электро-оптическим модулятором (ЭОМ).

В разделе 4.1 дано обоснование разработки таких приборов, описан принцип их работы и представлена предложенная ранее [10] схема реализации прибора. Модуляция излучения основана на электро-оптическом эффекте, а именно на свойстве материала изменять показатель преломления под действием электрического поля. В полупроводниковых квантово-размерных структурах электрическое поле, приложенное перпендикулярно слоям барьера вызывает его наклон, а, следовательно, и длинноволновое смещение квантово-размерных уровней. Этот феномен, известный как квантово-размерный эффект Штарка, заключается в том, что комплексный показатель преломления (поглощения и преломления) полупроводниковой квантово-размерной среды меняется в зависимости от приложенного электрического поля, причем величина электрооптического эффекта в квантово-размерных структурах может быть значительно выше, чем в объемных. Достоинство такого подхода состоит в возможности технологически простой вертикальной интеграции модулятора с ПИЛВМ, а использование непрямой модуляции излучения снимает

ограничения в быстродействии, характерные для прямой токовой модуляции.

В разделе 4.2 приведено описание и результаты исследований статических характеристик приборов. ПИЛВМ с модулятором (ЭОМ-ПИЛВМ) состоит из двух основных частей, составляющих единый монолитный прибор: вертикально-излучающий лазер и модуляторная ЭОМ секция, являющаяся частью верхнего РБО (рис. 4а). Вертикально-излучающий лазер (ВИЛ секция), представляет собой стандартную конструкцию ПИЛВМ, включающую несколько квантовых ям (КЯ) в качестве активной области и оксидную токовую апертуру. ЭОМ секция была выращена поверх этой структуры и включала также часть РБО, легированного 2п, нелегированную часть зеркала с ЭОМ средой и верхнюю часть зеркала с защитным слоем СаАв, легированную 81. Положение энергетических уровней КЯ в ЭОМ секции сдвинуто в коротковолновую сторону относительно КЯ в ВИЛ секции, чтобы избежать поглощения излучения. Изменение напряжения на ЭОМ секции посредством электро-оптического эффекта приводит к модуляции отражения верхнего РБО (рис.4б). Для тестирования приборов на пластине были приготовлены чипы лазеров в высокочастотной геометрии ЭОМ секции (типа «земля-сигнал-земля») с размерами от 25 до 36 и от 45 до 56 мкм для ЭОМ и ВИЛ секций соответственно.

В непрерывном режиме были исследованы ватт-вольт-амперные характеристики, а также зависимости фототока ЭОМ секции при различных напряжения на данной секции при комнатной и повышенной (85 °С) температурах. В случае, когда напряжение к ЭОМ секции не прикладывалось, прибор 25 мкм показал максимальную мощность 8 мВт на длине волны 845 нм в непрерывном режиме комнатной температуре. При этом, прикладывая напряжение к ЭОМ секции в пределах 2 В можно добиться ослабления выходной мощности прибора более чем на 3 дБ. Значения фототока ЭОМ секции при этом возрастают. Сопоставление зависимости фототока ЭОМ секции и ватт-амперной характеристики прибора показало, что более 30% ослабления выходной мощности не связано с поглощением излучения в ЭОМ секции, и может быть объяснено только изменением отражения РБО вследствие электро-оптического эффекта. Исследования работы ЭОМ-ПИЛВМ при повышенных температурах показали, что как при комнатной так и повышенной температуре ЭОМ секция позволяет модулировать излучение более чем на 2 дБ при фиксированных рабочих условиях. Эти данные подтверждают высокую температурную стабильность эффективности модуляции выходной мощности ЭОМ-ПИЛВМ.

В разделе 4.3 представлены результаты исследований высокочастотной передачи данных с помощью ЭОМ-ПИЛВМ, которые были проведены в формате N112 (без возвращения к нулю) с помощью псевдослучайной последовательности битов (РИВБ) длиной (27 -1) и амплитуде модуляции ЭОМ секции 1 В, средняя выходная мощность прибора составила 1 мВт. Для таких приборов была продемонстрирована открытая глаз-диаграмма вплоть до

скоростей передачи 10 Гб/с (рис.4в). Эти результаты доказывают возможность высокоскоростной модуляции выходной оптической мощности вертикально-излучающих лазеров с помощью электро-оптической модуляции отражения, а также потенциал концепции ЭОМ-ПИЛВМ для применения в бюджетных сверхвысокоскоростных микролазерах и светоизлучающих диодах, используемых в современных телекоммуникационных приложениях. Также ожидается значительное увеличение быстродействия ЭОМ-ПИЛВМ при относительно простой оптимизации конструкции: согласование импеданса

модуляторной секции и снижение ее паразитнои емкости.

ЭОМ (ас) „„„„„0

ПИЛВМ (с1с)

?

Длина волны

в) ттшт^ - - щщшшшш.,

Рис. 4 : а) Схема ЭОМ-ПИЛВМ: на ЭОМ секцию подается переменный сигнал; лазерная секция (ПИЛВМ) работает при постоянном смещении; б) принцип работы ЭОМ-ПИЛВМ с модулируемым отражением РБО: при приложении напряжения стопзона РБО (сплошная линия) сдвигается в длинноволновую сторону (пунктир), в) Открытая глаз-диаграмма для ЭОМ-ПИЛВМ с размером мезы 25 мкм , полученная при 25" С и 10 Гб/с. Амплитуда модуляции I В. средняя оптическая мощность 1 мВт.

В заключении приведены результаты работы, которые сводятся к следующему.

1. Теоретически исследован новый тип ПИЛВМ антиволноводной конструкции в котором вертикальный микрорезонатор имеет показатель преломления меньше, чем эффективный показатель преломления распределенных брегговских отражателей. Проведено сравнение пространственной и спектральной зависимости скорости спонтанного излучения для ПИЛВМ стандартной и антиволноводной конструкций.

2. Показано, что в ПИЛВМ стандартной конструкции с ваАв микрорезонатором существенная часть спонтанного излучения (около 36%) уходит в волноводную моду, распространяющуюся в горизонтальном направлении, что уменьшает модальное усиление в вертикальном направлении и увеличивает порог генерации.

3. Теоретически показано, что антиволноводная конструкция

микрорезонатора ПИЛВМ на основе слоев с низким коэффициентом преломления (Alo.sGao.2As) позволяет подавить излучение в планарный волновод и перераспределить спонтанное излучение в вертикальные и наклонные моды. В антиволноводной конструкции ПИЛВМ с ХУ2 микрорезонатором доля спонтанного излучения в лазерную моду на 20% выше, чем у стандартного ПИЛВМ.

4. Проведено экспериментальное сравнение ПИЛВМ стандартной (Alo.15Gao.85As) и антиволноводной (Alo.8Gao.2As) конструкции резонатора диапазона 980 нм с оксидной токовой апертурой и активной областью на основе субмонослойных квантовых точек. Прибор с антиволноводной конструкцией продемонстрировал более высокую дифференциальную эффективность, а также значительное увеличение (с 6 до 11 ГГц) частоты отсечки паразитного фильтра низких частот, обусловленного элементами конструкции прибора. Показано, что эти факты связаны с меньшим временем жизни фотона в резонаторе антиволноводной конструкции, а также уменьшением паразитной емкости оксидного слоя апертуры вследствие 4-х кратного увеличения его толщины.

5. Исследованы структурные и оптические свойства наногетероструктур, сформированных в ОаАз/АЮаАБ квантовой яме путем осаждения 1пАз с эффективной толщиной меньше критической (1.6 монослоя), и предназначенных для использования в качестве активной области ПИЛВМ диапазона 850 нм. Обнаружена сильная латеральная модуляция состава 1п в таких структурах с образованием 1п-обогащенных островков с характерным размером ~2-3 нм. Покзано, что в зависимости от количества осажденного ЬгАв (от 0.5 МС до 1.5 МС) длина волны излучения меняется в диапазоне (от 825 до 860 нм).

6. Обнаружено, что использование ГпАв нановнедрений в квантовой яме СаАв/АЮаАз приводит к дополнительному длинноволновому сдвигу излучения на 20-40 мэВ, что свидетельствует о достаточно сильном локальном изменении зонной структуры и формировании центров локализации, приводящих к коррелированному захвату носителей заряда и повышению дифференциального усиления среды.

7. Исследования высокочастотных лазерных свойств ПИЛВМ на основе наногетероструктур с 1пАз нановнедрениями позволили определить К-фактор, который составил 0.33-0.38 не, и продемонстрировать принципиальную возможность достижения резонансных частот более 17 ГГц, что соответствует предельной теоретической ширине полосы модуляции прибора 27 ГГц и скорости передачи данных более 40 Гб/с. Вследствие низкой частоты отсечки паразитного фильтра низких частот цифровая оптическая передача данных по М^-формату с коэффициентом ошибок ВЕ11<10'12 была продемонстрирована на скоростях до 20 Гб/с.

8. Реализованы и экспериментально исследованы ПИЛВМ с монолитным электро-оптическим модулятором. Показано, что электро-оптически

чувствительная среда на основе квантово-размерных структур, интегрированная в верхний РБО и модулирующая под действием прикладываемого напряжения пропускание зеркала, позволяет получить коэффициент контрастности модуляции излучения более 2 дБ в диапазоне температур от 25 до 85 °С при фиксированных условиях работы лазера.

9. Впервые продемонстрирована возможность передачи данных с помощью ПИЛВМ с монолитным электро-оптическим модулятором на скоростях более ЮГб/с.

Основные результаты диссертации опубликованы в работах:

1. S.A. Blokhin, A.V. Sakharov, A.M. Nadtochy, M.M. Kulagina, Yu.M. Zadiranov, N.Yu. Gordeev, M.V. Maximov, V.M. Ustinov, N.N. Ledentsov, E. Stock, T. Warming, D. Bimberg, "The impact of thermal effects on emission characteristics of asymmetrical AlGaO-waveguidc microdisks based on quantum dots", Appl. Phys. Lett., 91,121108, pp.121108-1-121108-3,2007;

2. A.M. Надточий, C.A, Блохин, A.B. Сахаров, M.M. Кулагина, Ю.М. Задиранов, Н.Ю. Гордеев, М.В. Максимов, В.М. Устинов,

H.Н. Леденцов, Е. Шток, Т. Варминг, Д. Бимберг, "Влияние уровня возбуждения на оптические свойства микродиска GaAs-AlGaO с активной областью на основе квантовых точек InAs", ФТП, 42, (10), 12521257,2008;

3. A.M. Mintairov, Y. Chu, Y. He, S. Blokhin, A. Nadtochy, M. Maximov, V. Tokranov, S. Oktyabrsky and J.L. Merz, "High-spatial-resolution near-field photoluminescence and imaging of whispering-gallery modes in semiconductor mikrodisks with embedded quantum dots", Phys. Rev. B, 77, 195322-1-195322-7, 2008;

4. N.N. Ledentsov, J.A. Lott, V.A. Schukin, H. Quast, F. Hopfer, G. Fiol, A. Mutig, P. Moser, T. Germann, A. Strittmatter, L.A. Karachinsky, S.A. Blokhin,

I.I. Novikov, A.M. Nadtochi, N.D. Zakharov, P. Werner and D. Bimberg "Quantum dot insertions in VCSELs from 840 to 1300 nm: growth, characterization and device performance", proc of SPIE, vol. 7224 72240P-1, 2009;

5. A.Mutig, S.A. Blokhin, A.M. Nadtochiy, G. Fiol, J.A. Lott, V.A. Shchukin, N.N. Ledentsov and D. Bimberg, "Frequency response of large aperture oxide-confined 850 nm vertical cavity surface emitting lasers", Appl. Phys. Lett. 95,131101,2009;

6. N.N. Ledentsov, J.A. Lott, V.A. Shchukin, D. Bimberg, A. Mutig, T.D. Germann, J.-R. Kropp, L.Ya. Karachinsky, S.A. Blokhin, A.M. Nadtochiy, «Optical components for very short reach applications at 40 G/s and beyond», Proc. of SPIE, vol. 7597, 75971F-1, 2010;

7. A.Mutig, S.A. Blokhin, A.M. Nadtochiy, G. Fiol, J.A. Lott, V.A. Shchukin, N.N. Ledentsov and D. Bimberg, «High-speed 850 nm oxide-confined

VCSELs for DATACOM applications», Proc. of SPIE, vol. 7615 76150N-1, 2010;

8. А.М.Надточий, С.А.Блохин, А.Мутиг, Дж.Лотт, Н.Н.Леденцов, Л.Я.Карачинский, М.В.Максимов, В.М.Устинов, Д.Бимберг, "Быстродействие вертикально излучающих AlGaAs лазеров с активной средой на основе субмонослойных внедрений InAs", ФТП, 45, 688 (2011);

9. T.D. Germann, A. Strittmatter, A. Mutig, A.M. Nadtochiy, J.A. Lott, S.A. Blokhin, L. Ya. Karachinsky, V.A. Shchukin, N.N. Ledentsov, U.W. Pohl and D. Bimberg, "Monolithic electro-optically modulated vertical cavity surface emetting laser with 10 Gb/s open-eye operation", Phys. Status Solidi C, 7 (10), 2552-2554, 2010;

10.H.B. Крыжановская, C.A. Блохин, M.B. Максимов, A.M. Надточий, A.E. Жуков, K.B. Федорова, H.H. Леденцов, B.M. Устинов, Н.Д. Ильинская, Д. Бимберг, "Влияние параметров AlGaAs/(AlGa)xOy пьедестала на характеристики микродискового лазера с активной областью на основе InAs/InGaAs-квантовых точек", ФТП 45(7), сс. 992, 2011;

U.S.A. Blokhin, J.A. Lott, G. Fiol, N.N. Ledentsov, M.V. Maximov, A. Mutig, A.M. Nadtochiy, L. Ya. Karachinsky, I.I. Novikov, V.A. Schukin and D. Bimberg "High-speed (-40 Gbit/s) oxide-confined 850 nm VCSELs", Proc. 17nth Int. Symp. "Nanostructures and Technology", 2009;

12.A.M. Надточий, C.A. Блохин, Л.Я Карачинский, И.И. Новиков, М.В. Максимов, Н.Н. Леденцов, "Вертикально излучающий лазер на основе субмонослойных наноразмерных влючений InAs/AlGaAs диапазона 850 нм для высокоскоростной (20 Гб/с) передачи данных", Конференция (школа-семинар) по физике и астрономии для молодых ученых Санкт-Петербурга и северо-запада,Санкт-Петербург, 29-30 октября, 2009;

13.С.А. Блохин, A.M. Надточий, М.В. Максимов, И.И. Новиков, А. Мутиг, Г. Фиол, Д. Бимберг, Д.А. Лотт, В.А. Щукин, Н.Н. Леденцов, "Вертикально-излучающие лазеры спектрального диапазона 850 нм со скоростью передачи данных до 40 Гб/с для новых поколений линий оптической связи", «Rusnanotech'09, международный форум по нанотехнологиям», Москва, 6-8 октября, 2009;

14.D. Bimberg, S.A. Blokhin, A. Mutig, A.M. Nadtochiy, G. Fiol, P. Mosser, D. Arsenijevic, F. Hopfer, V.A. Shchukin, J.A. Lott and N.N. Ledentsov, «Nano-VCSELs for the terabus», 17th Int. Symp., «Nanostructures: Physics and Technology», Minsk, Belarus, June 22-26,2009;

15.S.A. Blokhin, J.A. Lott, G. Fiol, N.N. Ledentsov, M.V. Maximov, A. Mutig, A.M. Nadtochiy, L.Ya. Karachinsky, I.I. Novikov, V.A. Shchukin, and D. Bimberg, «High-speed (-40 Gbit/s) oxide-confined 850 nm VCSELs», 17th Int. Symp., «Nanostructures: Physics and Technology», Minsk, Belarus, June 22-26, 2009;

16.Л.Я. Карачинский, C.A. Блохин, Д.А. Лотт, М.В. Максимов, А. Мутиг,

A.M. Надточий, И.И. Новиков, В.А. Щукин, Д. Бимберг, Н.Н. Леденцов, «Вертикально-излучающие лазеры спектрального диапазона 850 нм/с со скоростью передачи данных 39 Гбит/с», «Полупроводники-09» 91 Российская конференция по физике полупроводников, Новосибирск-Томск, 28 сентября-3 октября, 2009.

Цитированная литература:

[1] Haruhisa Soda, Ken-ichi Iga, Chiyuki Kitahara, Yasuharu Suematsu GalnAsP/InP Surface Emitting Injection Lasers // Japanese Journal of Applied Physics, 18, 23292330,1979

[2] Wilmsen, C.W., Temkin, H., Coldren, L.A. Vertical-cavity surface-emitting lasers: design, fabrication, characterization, and applications // Cambridge University Press, 1999

[3] A. G. Kuzmenkov, V. M. Ustinov, G. S. Sokolovskii, N. A. Maleev, S. A. Blokhin, A. G. Deryagin, S. V. Chumak, A. S. Shulenkov, S. S. Mikhrin, A. R. Kovsh, A. D. McRobbie, W. Sibbett, M. A. Cataluna, E. U. Rafailov Self-sustained pulsation in the oxide-confined vertical-cavity surface-emitting lasers based on submonolayer InGaAs quantum dots // Applied Physics Letters, 91, 121106, 2007

[4] Benisty, H, Stanley, R, Mayer, M Method of source terms for dipole emission modification in modes of arbitrary planar structures // JOURNAL OF THE OPTICAL SOCIETY OF AMERICA A-OPTICS IMAGE SCIENCE AND VISION, 15, 11921201, 1998

[5] Nikolai N. Ledentsov, Vitaly A. Shchukin Novel concepts for injection lasers II Optical Engineering, 41, 3193-3203, 2002

[6] Blokhin, Sergey A., Maleev, Nikolai A., Kuzmenkov, Alex, er G., Sakharov, Alexey V., Kulagina, Marina M., Shernyakov, Yuri M., Novikov, Innokenty I., Maximov, Mikhail V., Ustinov, Victor M., Kovsh, Alexey R., Mikhrin, Sergey S., Ledentsov, Nikolai N., Lin, Gray, Chi, Jim Y. Vertical-cavity surface-emitting lasers based on submonolayer InGaAs quantum dots // IEEE JOURNAL OF QUANTUM ELECTRONICS, 42, 851-858, 2006

[7] Chang, Yu-Chia, Coldren, Larry A. Efficient, High-Data-Rate, Tapered Oxide-Aperture Vertical-Cavity Surface-Emitting Lasers // IEEE JOURNAL OF SELECTED TOPICS IN QUANTUM ELECTRONICS, 15, 704-715, 2009

[8] Grundmann, M., Bimberg, D. Theory of Quantum Dot Laser Gain and Threshold: Correlated versus Uncorrelated Electron and Hole Capture // physica status solidi (a), 164,297-300, 1997

[9] J.E. Bowers High speed semiconductor laser design and performance // SolidState Electronics, 30, 1 - 11, 1987

[10] V. A. Shchukin, N. N. Ledentsov, J. A. Lott, H. Quast, F. Hopfer, L. Ya. Karachinsky, M. Kuntz, P. Moser, A. Mutig, A. Strittmatter, V. P. Kalosha, D. Bimberg Ultra high-speed electro-optically modulated VCSELs: modeling and experimental results // Physics and Simulation of Optoelectronic Devices XVI, 6889, 68890H, 2008

Подписано в печать 14,11.2011. Формат 60x84/16. Печать цифровая. Усл. печ. л. 1,0. Тираж 100. Заказ 8325Ь.

Отпечатано с готового оригинал-макета, предоставленного автором, в типографии Издательства Политехнического университета. 195251, Санкт-Петербург, Политехническая ул., 29. Тел.: (812) 550-40-14 Тел./факс: (812) 297-57-76

Список сокращений.

Введение.

Глава 1. Литературный обзор.

1.1 Передача цифрового сигнала.

1.2 Стандарты волоконно-оптической связи.

1.3 Источники излучения в волоконно-оптической связи.

1.4 Методы повышения быстродействия ПИЛВМ.

Глава 2. Антиволноводная конструкция поверхностно-излучающего лазера с вертикальным микрорезонатором.

2.1 Введение.

2.2 Результаты теоретических исследований А-ПИЛВМ.

2.3 Особенности практической реализации ПИЛВМ антиволноводной конструкции с оксидной апертурой диапазона 980 нм.

Глава 3. Поверхностно-излучающий лазер с вертикальным микрорезонатором с активной средой на основе субмонослойных внедрений In As.

3.1 Структурные и оптические исследования слоев с CMC InAs внедрениями.

3.2 Исследования ПИЛВМ на основе CMC InAs внедрений в непрерывном режиме.

3.3 Высокочастотные исследования ПИЛВМ на основе InAs внедрений.

Глава 4. Поверхностно-излучающий лазер с вертикальным микрорезонатором и монолитно-интегрированным электро-оптическим модулятором.

4.1 Введение.

4.2 Исследования ЭОМ-ПИЛВМ в непрерывном режиме.

4.3 Высокочастотные исследования ЭОМ-ПИЛВМ.

Если бы авиапромышленность в последние 25 лет развивалась столь же стремительно, как промышленность средств вычислительной техники, то сейчас самолёт Boeing 767стоил бы 500 долл. и совершал облёт земного шара за 20 минут, затрачивая при этом пять галлонов (-18,9 л) топлива. Приведенные цифры весьма точно отражают снижение стоимости, рост быстродействия и повышение экономичности ЭВМ».[ 1]

В настоящее время оптическая технология приема-передачи информации прочно заняла ведущие позиции в мире телекоммуникаций и является одной из самых быстро развивающихся областей науки и техники. Одним из ключевых элементов таких систем являются поверхностно-излучающие лазеры на основе вертикального микрорезонатора (ПИЛВМ). В отличие от традиционных полосковых лазеров, конструкция ПИЛВМ обеспечивает вывод излучения в вертикальном направлении, перпендикулярном плоскости полупроводниковой подложки, с существенно более узкой и симметричной диаграммой направленности [2]. К другим важным достоинствам ПИЛВМ относятся относительно высокая температурная стабильность, более высокое быстродействие, низкие пороговые токи вследствие малого объема резонатора и экономичная групповая/планарная технология изготовления приборов. Как результат, поверхностно-излучающие лазерные диоды находят применение не только в цифровых оптических системах связи, но и в устройствах ввода-вывода на оптических принципах (компьютерные «мыши» и др. манипуляторы), а также в датчиках и сенсорах различного типа [3].

Стремительно растущее с каждым годом количество пользователей компьютеров и глобальной информационной сети Internet накладывает новые требования к принципам и характеристикам функционирования ПИЛВМ. Так, необходимо повышать быстродействие лазеров в режиме прямой модуляции в 4 раза каждые 5 лет, что представляет собой огромную проблему. В самом деле, скорость передачи данных в режиме прямой токовой модуляции определяется шириной полосы модуляции лазера. В свою очередь, ширина полосы модуляции лазера ограничена, с одной стороны, эффектами насыщения усиления, которые препятствуют ускорению релаксационных эффектов с увеличением плотности мощности в резонаторе. С другой стороны, большая плотность мощности, необходимая для достижения высокой частоты релаксационных колебаний, приводит к перегреву, уменьшающему максимальное усиление. Кроме того, заметно ухудшаются спектральные характеристики (растёт ширина спектра излучения и сдвиг линии генерации с током, «чирп») и пространственное качество излучения [3]. Более того, большая часть излучения уходит в волноводные моды, приводя к возникновению режима само-пульсации (self-pulsation), увеличению оптических потерь в непрокачиваемых областях лазера и дополнительному падению максимального усиления активной среды [4], и, в конечном счете, к деградации динамических характеристик лазеров. Таким образом, повышение быстродействия ПИЛВМ может быть достигнуто путем увеличения дифференциального усиления активной области, а также использования лазерных резонаторов, свободных от существующих недостатков. В связи с этим данная диссертационная работа, направленная как на совершенствование традиционных ПИЛВМ путем использования новых типов наноструктур для активной области, а также конструкций резонатора, позволяющих подавить паразитные волноводные моды, так и на исследование вертикально излучающих приборов принципиально новых конструкций (ПИЛВМ с монолитным электрооптическим модулятором) представляется весьма актуальной.

Основная цель работы заключалась в теоретическом и экспериментальном исследовании новых типов быстродействующих ПИЛВМ в системе материалов Ga(In,Al)As диапазона излучения 850/980 нм, поиске путей оптимизации их активной области и конструкции с целью повышения эффективности и быстродействия.

Научная новизна работы заключается в следующем:

1. Впервые теоретически исследованы процессы спонтанного излучения в различных типах ПИЛВМ и обнаружен эффект увеличения скорости спонтанного излучения в вертикальном направлении в антиволноводной конструкции поверхностно-излучающих лазеров, основанной на использовании вертикального микрорезонатора с показателем преломления меньшим, чем эффективный показатель преломления распределенных брегговских отражателей;

2. Впервые исследованы структурные и оптические свойства наногетероструктур на основе InAs нановнедрений, сформированных в GaAs/AlGaAs квантовой яме путем осаждения InAs с эффективной толщиной меньше критической (1.6 монослоя), и продемонстрирована перспективность их применения в качестве активной области для быстродействующих (>40 Гб/с) ПИЛВМ оптического диапазона 850 нм;

3. Впервые экспериментально исследованы динамические характеристики нового оптоэлектронного прибора - ПИЛВМ с интегрированным электро-оптическим модулятором и продемонстрирована температурная независимость эффективности модуляции;

4. Впервые показана принципиальная возможность передачи данных с помощью ПИЛВМ с интегрированным электро-оптическим модулятором на скоростях более 10 Гб/с.

Практическая значимость результатов:

1. Использование субмонослойных внедрений 1пАб в качестве активной области, а также конструкций, основанных на принципе подавлении паразитных мод (антиволноводный дизайн) перспективно для повышения эффективности и быстродействия ПИЛВМ диапазона 850/980 нм. Такие приборы могут найти широкое применение в сетях хранения данных и локальных вычислительных сетях (СХД/ЛВС), а также при межчиповой передаче данных в суперкомпьютерах;

2. ПИЛВМ с интегрированным электро-оптическим модулятором представляет собой новый тип миниатюрного оптического источника для передачи информации. Благодаря использованию непрямой модуляции излучения данные приборы лишены некоторых ограничений в быстродействии и условиях работы, характерных для обычных ПИЛВМ, и могут совершить прорыв в оптоволоконных коммуникациях, предоставив возможность передачи информации со скоростью до 100 Гб/с на один канал.

Научные положения, выносимые на защиту

Положение 1. В антиволноводной конструкции поверхностно-излучающих лазеров, основанной на использовании вертикального микрорезонатора с показателем преломления меньшим, чем эффективный показатель преломления распределенных бреггавских отражателей, излучение в волноводные моды, распространяющиеся в горизонтальном направлении, подавлено, а скорость спонтанной излучательной рекомбинации в вертикальном направлении возрастает по сравнению с поверхностно-излучающими лазерами на основе вертикального микрорезонатора традиционной конструкции;

Положение 2. В поверхностно-излучающих лазерах антиволноводной конструкции использование вертикального микрорезонатора на основе AlGaAs с содержанием алюминия более 80% позволяет увеличить толщину оксидной апертуры и повысить частоту отсечки паразитной RC цепочки, образованной элементами конструкции;

Положение 3. Использование InAs нановнедрений, сформированных в GaAs/AlGaAs квантовой яме путем осаждения InAs с эффективной толщиной меньше критической (1.6 монослоя), в качестве активной области поверхностно-излучающих лазеров с вертикальным микрорезонатором позволяет реализовывать длину волны генерации в диапазоне 850 нм, а также достигать малых значений К-факгора (0.33-0.38 не);

Положение 4. Модуляция излучения поверхностно-излучающего лазера с вертикальным микрорезонатором с помощью монолитного электрооптического модулятора, сформированного в верхнем распределенном брегговском отражателе и осуществляющего сдвиг его стоп-зоны под действием прикладываемого электрического поля, позволяет реализовать сверхскоростную передачу данных скоростью более 10 Гб/с. Эффективность модуляции такого прибора температурно независима;

Основные результаты диссертации опубликованы в работах:

1. S.A. Blokhin, A.V. Sakharov, A.M. Nadtochy, M.M. Kulagina, Yu.M. Zadiranov, N.Yu. Gordeev, M.V. Maximov, V.M. Ustinov, N.N. Ledentsov, E. Stock, T. Warming, D. Bimberg, "The impact of thermal effects on emission characteristics of asymmetrical AlGaO-waveguide microdisks based on quantum dots", Appl. Phys. Lett., 91,121108, pp.121108-1-121108-3, 2007;

2. A.M. Надточий, C.A, Блохин, A.B. Сахаров, M.M. Кулагина, Ю.М. Задиранов, Н.Ю. Гордеев, М.В. Максимов, В.М. Устинов,

H.Н. Леденцов, Е. Шток, Т. Варминг, Д. Бимберг, "Влияние уровня возбуждения на оптические свойства микродиска GaAs-AlGaO с активной областью на основе квантовых точек InAs", ФТП, 42, (10), 12521257,2008;

3. A.M. Mintairov, Y. Chu, Y. He, S. Blokhin, A. Nadtochy, M. Maximov, V. Tokranov, S. Oktyabrsky and J.L. Merz, "High-spatial-resolution near-field photoluminescence and imaging of whispering-gallery modes in semiconductor mikrodisks with embedded quantum dots", Phys. Rev. B, 77, 195322-1-195322-7,2008;

4. N.N. Ledentsov, J.A. Lott, V.A. Schukin, H. Quast, F. Hopfer, G. Fiol, A. Mutig, P. Moser, T. Germann, A. Strittmatter, L.A. Karachinsky, S.A. Blokhin,

I.I. Novikov, A.M. Nadtochi, N.D. Zakharov, P. Werner and D. Bimberg "Quantum dot insertions in VCSELs from 840 to 1300 nm: growth, characterization and device performance", proc of SPIE, vol. 7224 72240P-1, 2009;

5. A.Mutig, S.A. Blokhin, A.M. Nadtochiy, G. Fiol, J.A. Lott, V.A. Shchukin, N.N. Ledentsov and D. Bimberg, "Frequency response of large aperture oxide-confined 850 nm vertical cavity surface emitting lasers", Appl. Phys. Lett. 95,131101,2009;

6. N.N. Ledentsov, J.A. Lott, V.A. Shchukin, D. Bimberg, A. Mutig, T.D.

Germann, J.-R. Kropp, L.Ya. Karachinsky, S.A. Blokhin, A.M. Nadtochiy, «Optical components for very short reach applications at 40 G/s and beyond», Proc. of SPIE, vol. 7597, 75971F-1,2010;

7. A.Mutig, S.A. Blokhin, A.M. Nadtochiy, G. Fiol, J.A. Lott, V.A. Shchukin, N.N. Ledentsov and D. Bimberg, «High-speed 850 nm oxide-confined VCSELs for DATACOM applications», Proc. of SPIE, vol. 7615 76150N-1, 2010;

8. А.М.Надточий, С.А.Блохин, А.Мутиг, Дж.Лотт, Н.Н.Леденцов, Л.Я.Карачинский, М.В.Максимов, В.М.Устинов, Д.Бимберг, "Быстродействие вертикально излучающих AlGaAs лазеров с активной средой на основе субмонослойных внедрений InAs", ФТП, 45, 688 (2011);

9. T.D. Germann, A. Strittmatter, A. Mutig, А.М. Nadtochiy, J.A. Lott, S.A. Blokhin, L. Ya. Karachinsky, V.A. Shchukin, N.N. Ledentsov, U.W. Pohl and D. Bimberg, "Monolithic electro-optically modulated vertical cavity surface emetting laser with 10 Gb/s open-eye operation", Phys. Status Solidi C, 7 (10), 2552-2554,2010;

10.H.B. Крыжановская, С.А. Блохин, M.B. Максимов, A.M. Надточий, А.Е. Жуков, К.В. Федорова, Н.Н. Леденцов, В.М. Устинов, Н.Д. Ильинская, Д. Бимберг, "Влияние параметров AlGaAs/(AlGa)xOy пьедестала на характеристики микродискового лазера с активной областью на основе InAs/InGaAs-квантовых точек", ФТП 45(7), сс. 992, 2011;

U.S.A. Blokhin, J.A. Lott, G. Fiol, N.N. Ledentsov, M.V. Maximov, A. Mutig, A.M. Nadtochiy, L. Ya. Karachinsky, I.I. Novikov, V.A. Schukin and D. Bimberg "High-speed (-40 Gbit/s) oxide-confined 850 nm VCSELs", Proc. 17nth Int. Symp. "Nanostructures and Technology", 2009;

12.A.M. Надточий, C.A. Блохин, Л.Я Карачинский, И.И. Новиков, М.В. Максимов, Н.Н. Леденцов, "Вертикально излучающий лазер на основе субмонослойных наноразмерных влючений InAs/AlGaAs диапазона

850 нм для высокоскоростной (20 Гб/с) передачи данных", Конференция (школа-семинар) по физике и астрономии для молодых ученых Санкт-Петербурга и северо-запада,Санкт-Петербург, 29-30 октября, 2009;

13.С.А. Блохин, A.M. Надточий, М.В. Максимов, И.И. Новиков, А. Мутиг, Г. Фиол, Д. Бимберг, Д.А. Лотт, В.А. Щукин, Н.Н. Леденцов, "Вертикально-излучающие лазеры спектрального диапазона 850 нм со скоростью передачи данных до 40 Гб/с для новых поколений линий оптической связи", «Rusnanotech'09, международный форум по нанотехнологиям», Москва, 6-8 октября, 2009;

14.D. Bimberg, S.A. Blokhin, A. Mutig, A.M. Nadtochiy, G. Fiol, P. Mosser, D. Arsenijevic, F. Hopfer, V.A. Shchukin, J.A. Lott and N.N. Ledentsov, «Nano-VCSELs for the terabus», 17th Int. Symp., «Nanostructures: Physics and Technology», Minsk, Belarus, June 22-26,2009;

15.S.A. Blokhin, J.A. Lott, G. Fiol, N.N. Ledentsov, M.V. Maximov, A. Mutig, A.M. Nadtochiy, L.Ya. Karachinsky, I.I. Novikov, V.A. Shchukin, and D. Bimberg, «High-speed (-40 Gbit/s) oxide-confined 850 nm VCSELs», 17th Int. Symp., «Nanostructures: Physics and Technology», Minsk, Belarus, June 22-26,2009;

16.Л.Я. Карачинский, C.A. Блохин, Д.А. Лотт, М.В. Максимов, А. Мутиг, А.М. Надточий, И.И. Новиков, В.А. Щукин, Д. Бимберг, Н.Н. Леденцов, «Вертикально-излучающие лазеры спектрального диапазона 850 нм/с со скоростью передачи данных 39 Гбит/с», «Полупроводники-09» 9а Российская конференция по физике полупроводников, Новосибирск-Томск, 28 сентября-3 октября, 2009.

Заключение

1. Майоров С. А., Кириллов В. В., Приблуда А. А., Введение в микроЭВМ // JI.: Машиностроение, Ленингр. Отд-ние, 1988

2. Haruhisa Soda, Ken-ichi Iga, Chiyuki Kitahara, Yasuharu Suematsu, GalnAsP/InP Surface Emitting Injection Lasers // Japanese Journal of Applied Physics, 18, 23292330,1979

3. Wilmsen, C.W., Temkin, H., Coldren, L.A., Vertical-cavity surface-emitting lasers: design, fabrication, characterization, and applications // Cambridge University Press, 1999

4. J. W. Goodman, Statistical Optics // John Wiley and Sons, 1985

5. L. Reekie and I.M. Jauncey and S.B. Poole and D.N. Payne, Diode-laser-pumped operation of an Er^-doped single-mode fibre laser // Electronics Letters, 23, 10761078, 1987

6. Fumio Koyama, VCSELs: their 30 years history and new challenges // Optoelectronic Materials and Devices III, 7135, 71350J, 200812. http://www.photonics.com/Article.aspx?AID=16896

7. L. A. Coldren and S. W. Corzine, Diode Lasers and Photonic Integrated Circuits//Wiley, 1995

8. Ashish T, on, Chao-Kun Lin, Kostadin Djordjev, Scott Corzine, Michael Tan, High-speed 2D VCSEL arrays at 990nm for short reach interconnects // Vertical

9. Cavity Surface-Emitting Lasers IX, 5737,1-7, 2005

10. S. W. Corzine, R. H. Yan, L. A. Coldren, Theoretical gain in strained InGaAs/AlGaAs quantum wells including valence-band mixing effects // Applied Physics Letters, 57,2835-2837,1990

11. Fumio Koyama, Recent progress of vertical-cavity surface emitting lasers: wavelength engineering and new functions // Active and Passive Optical Components for WDM Communications IV, 5595, 194-205,2004

12. E. Soderberg, P. Modh, J.S. Gustavsson, A. Larsson, Z.Z. Zhang, J. Berggren, M. Hammar, High speed, high temperature operation of 1.28-pm singlemode InGaAs VCSELs // Electronics Letters, 42, 978-979,2006

13. P. Westbergh, J.S. Gustavsson, A . Haglund, H. Sunnerud, A. Larsson, Large aperture 850-nm VCSELs operating at bit rates up to 25 Gbit/s // Electronics Letters, 44,907-908,2008

14. A. Larsson, Petter Westbergh, Johan Gustavsson, A. Haglund, High-speed low-current-density 850 nm VCSELs // Vertical-Cavity Surface-Emitting Lasers XIV, 7615, 761505, 2010

15. Grundmann, M., Bimberg, D., Theory of Quantum Dot Laser Gain and Threshold: Correlated versus Uncorrelated Electron and Hole Capture // physica status solidi (a), 164,297-300,1997

16. A.E. Жуков, M.B. Максимов, Современные инжекционные лазеры // Издательство Политехнического университета, 2009

17. С. Н. Wu, F. Tan, М. Feng, N. Holonyak, Jr., The effect of mode spacing on the speed of quantum-well microcavity lasers // Applied Physics Letters, 97, 091103, 2010

18. V. V. Lysak, K. S. Chang, Y. T. Lee, Current crowding in graded contact layers of intracavity-contacted oxide-confined vertical-cavity surface-emitting lasers // Applied Physics Letters, 87,231118,2005

19. MacDougal, MH and Geske, J and Lin, CK and Bond, AE and Dapkus, PD, Low resistance intracavity-contacted oxide-aperture VCSEL's // IEEE PHOTONICS

20. TECHNOLOGY LETTERS, 10, 9-11,1998

21. KATZ, J and MARGALIT, S and HARDER, C and WILT, D and YARIV, A, THE INTRINSIC ELECTRICAL EQUIVALENT-CIRCUIT OF A LASER DIODE // IEEE JOURNAL OF QUANTUM ELECTRONICS, 17,4-7, 1981

22. Noriyuki Yokouchi, Norihiro Iwai, Akihiko Kasukawa, Development of 850-nm VCSELs for high-speed interconnection systems // Vertical-Cavity Surface-Emitting Lasers VII, 4994,189-196,2003

23. Martin Grabherr, StefFan Intemann, Christian Wimmer, Lin R. Borowski, Roger King, Dieter Wiedenmann, Rol, Jager, 120 Gbps VCSEL arrays: fabrication and quality aspects //Vertical-Cavity Surface-Emitting Lasers XIV, 7615, 761507,2010

24. K. L. Lear, R. R Schneider, Jr., Uniparabolic mirror grading for vertical cavity surface emitting lasers //Applied Physics Letters, 68,605-607,1996

25. SCOTT, JW and THIBEAULT, BJ and YOUNG, DB and COLDREN, LA and

26. PETERS, FH, HIGH-EFFICIENCY SUBMILLIAMP VERTICAL-CAVITYf

27. SERS WITH INTRACAVITY CONTACTS // IEEE 'PHOTONICS TECHNOLOGY LETTERS, 6, 678-680,1994

28. MacDougal, MH and Dapkus, PD and Bond, AE and Lin, CK and Geske, J, Design and fabrication of VCSEL's with AlxOy-GaAs DBR's // IEEE JOURNAL OF SELECTED TOPICS IN QUANTUM ELECTRONICS, 3, 905-915,1997

29. James Guenter, Bobby Hawkins, Robert Hawthorne, Ralph Johnson, Gary L, ry, Kent Wade, More VCSELs at Finisar // Vertical-Cavity Surface-Emitting Lasers XIII, 7229,722905,2009

30. Jingyi Wang, Chen Ji, David Soderstrom, Tong Jian, Laura Giovane, Sumon Ray, Zheng-Wen Feng, Friedhelm Hopfer, Jeong-Ki Hwang, Terry Sale, Sumitro Joyo Taslim, Chen Chu, 850 nm oxide high speed VCSEL development at Avago //

31. Vertical-Cavity Surface-Emitting Lasers XV, 7952, 795205,2011

32. И.И. Новиков, Н.Ю. Гордеев, Л .Я. Карачинский, М.В. Максимов, Ю.М.

33. Шерняков, А.Р. Ковш, И.Л. Крестников, А.В. Кожухов, С.С. Михрин, Н.Н. Леденцов, Влияние р-легирования активной области на температурную стабильность характеристик лазеров на InAs/GaAs-квантовых точках // ФТП, 39, 502-506,2005

34. Kevin L. Lear, Ahmad N. Al-Omari, Progress and issues for high-speed yertical1. I i tcavity surface emitting lasers // Vertical-Cavity Surface-Emitting Lasers XI, 6484,64840J, 2007

35. W. Hofmann, N.H. Zhu, M. Ortsiefer, G. Bohm, Y. Liu, M.-C. Amann, High speed (> 11 GHz) modulation of BCB-passivated 1.55-im InGaAlAs-InP VCSELs // Electronics Letters, 42,976-978,2006

36. Al-Ornari, AN and Carey, GP and Hallstein, S and Watson, JP and Dang, G and Lear, KL, Low thermal resistance high-speed top-emitting 980-nm VCSELs // IEEE PHOTONICS TECHNOLOGY LETTERS, 18, 1225-1227,2006

37. Safwat W. Z. Mahmoud, Influence of Gain Suppression on Static and Dynamic Characteristics of Laser Diodes under Digital Modulation // Egyptian Journal of Solids, 30,237,2007

38. Nishiyama, N and Arai, M and Shinada, S and Suzuki, K and Koyama, F and Iga, K, Multi-oxide layer structure for single-mode operation in vertical-cavity surface-emitting lasers // IEEE PHOTONICS TECHNOLOGY LETTERS, 12, 606608,2000

39. Ahmad N. Al-Omari, Kevin L. Lear, Husam Hamad, High-speed 980nm VCSELs with integrated distributed losses for mode control // Vertical-Cavity Surface-Emitting Lasers XIV, 7615,76150P, 2010

40. Choquette, KD, Selectively oxidized VCSELs go single-mode // LASER FOCUS WORLD, 36,251,2000

41. A. J. Fischer, K. D. Choquette, W. W. Chow, A. A. Allerman, K. M. Geib, Bistable output from a coupled-resonator vertical-cavity laser diode // Applied

42. Physics Letters, 77, 3319-3321,2000

43. Unold, HJ and Grabherr, M and Eberhard, F and Mederer, F and Jager, R and Riedl, M and Ebeling, KJ, Increased-area oxidised single-fundamental mode VCSEL with self-aligned shallow etched surface relief // ELECTRONICS LETTERS, 35, 1340-1341,1999

44. C.C.Chen, S.J.Liaw, Y.J.Yang, Y.C.Yu, C.Y.Lin, High power stable singlefundamental mode vertical cavity surface-emitting laser with a zinc diffused absorber // Proceedings of Optical Fiber Communication Conference and Exhibit, p.151,2002

45. M. A. Hadley, G. C. Wilson, K. Y. Lau, J. S. Smith, High single-transverse-mode output from external-cavity surface-emitting laser diodes // Applied Physics Letters, 63,1607-1609,1993

46. Dae-Sung Song, Se-Heon Kim, Hong-Gyu Park, Chang-Kyu Kim, Yong-Hee Lee, Single-fundamental-mode photonic-crystal vertical-cavity surface-emitting lasers //Applied Physics Letters, 80, 3901-3903,2002

47. Paul O. Leisher, Chen Chen, Dominic F. Siriani, Joshua D. Sulkin, Kent D. Choquette, Single mode proton-implanted photonic crystal VCSELs // Vertical-Cavity Surface-Emitting Lasers XI, 6484, 64840L, 2007

48. Y.C. Chang, C.S. Wang, L.A. Johansson, L.A. Coldren, High-efficiency, highspeed VCSELs with deep oxidation layers // Electronics Letters, 42,1281-1283, 2006

49. Petter Westbergh and Johan S. Gustavsson and Benjamin Kogel and A. Haglund and Anders Larsson and Andrew Joel, Higher speed VCSELs by photon lifetime reduction//Vertical-Cavity Surface-Emitting Lasers XV, 7952, 79520K, 2011

50. P. Wesbergh, J. S. Gustavsson, B. Kogel, A. Haglund, A. Larsson, A. Joel, Bandwidth boost for 850nm VCSELs // Electronics Letters, 46, 875,2010

51. J. van Eisden, M. Yakimov, V. Tokranov, M. Varanasi, E. M. Mohammed, I. A.

52. Young, S. Oktyabrsky, Modulation properties of VCSEL with intracavity modulator // Vertical-Cavity Surface-Emitting Lasers XI, 6484, 64840A, 2007

53. J. van Eisden, M. Yakimov, V. Tokranov, M. Varanasi, O. Rumyantsev, E. M. Mohammed, I. A. Young, S. R. Oktyabrsky, High frequency resonance-free loss modulation in a duo-cavity VCSEL // Vertical-Cavity Surface-Emitting Lasers XII, 6908, 69080M, 2008

54. M. Yakimov, V. Tokranov, A. Sergeev, S. Oktyabrsky, VCSEL with intracavity modulator: fast modulation options // Vertical-Cavity Surface-Emitting Lasers XIII, 7229, 72290K, 2009

55. D. Tauber, G. Wang, R. S. Geels, J. E. Bowers, L. A. Coldren, Large and small signal dynamics of vertical cavity surface emitting lasers // Applied Physics Letters, 62, 325-327,1993

56. C. Chen, P.O. Leisher, D.M. Grasso, C. Long, K.D. Choquette, High-speed electroabsorption modulation of composite-resonator vertical-cavity lasers // IET Optoelectronics, 3, 93-99, 2009

57. M. Arzberger and G. Bohm and M.-C. Amann and G. Abstreiter, Continuous room-temperature operation of electrically pumped quantum-dot microcylinder lasers //Applied Physics Letters, 79,1766-1768, 2001

58. J. Shakya, J. Y. Lin, H. X. Jiang, Time-resolved electroluminescence studies of Ill-nitride ultraviolet photonic-crystal light-emitting diodes // Applied Physics1.tters, 85,2104-2106,2004

59. Peter, E., Senellart, P., Martrou, D., Lema\A\itre, A., Hours, J., GYerard, J. M., Bloch, J. , Exciton-Photon Strong-Coupling Regime for a Single Quantum Dot Embedded in a Microcavity // Phys. Rev. Lett., 95, 067401, 2005

60. M. B. Lifshits, V. A. Shchukin, N. N. Ledentsov, D. Bimberg, Ultimate Control of the Thermal Shift of a Tilted Cavity Laser Wavelength // AIP Conference Proceedings, 893,1469-1470,2007

61. Benisty, H and Stanley, R and Mayer, M, Method of source terms for dipole emission modification in modes of arbitrary planar structures // JOURNAL OF THE OPTICAL SOCIETY OF AMERICA A-OPTICS IMAGE SCIENCE AND VISION, 15,1192-1201,1998

62. Nikolai N. Ledentsov, Vitaly A. Shchukin, Novel concepts for injection lasers // Optical Engineering, 41,3193-3203,2002

63. A.B. Савельев, M.B. Максимов, B.M. Устинов, Р.П. Сейсян, Фототок квантовых точек InAs, полученных самоорганизацией, в полупроводниковых лазерных гетеро структурах InAs/InGaAs/GaAs, излучающих на 1.3 мкм // ФТП, 40, 88-92,2006

64. Tomas, MS and Lenac, Z, Decay of excited molecules in absorbing planar cavities //PHYSICAL REVIEW A, 56,4197-4206,1997

65. Sadao Adachi, GaAs, ALAs, and Alsub x]Ga[sub 1 x]As@B: Material parameters for use in research and device applications // Journal of Applied Physics, 58,R1-R29,1985

66. A. I. Rahachou, I. V. Zozoulenko, Effects of boundary roughness on a Q factor of whispering-gallery-mode lasing microdisk cavities // Journal of Applied Physics, 94,7929-7931,2003

67. N. C. Frateschi, A. F. J. Levi, The spectrum of microdisk lasers // Journal of Applied Physics, 80, 644-653,1996

68. P. Westbergh, J.S. Gustavsson, B. Kogel, A. Haglund, A. Larsson, A. Mutig, A. Nadtochiy, D. Bimberg, A. Joel, 40 Gbit/s error-free operation of oxide-confined 850-nm VCSEL// Electronics Letters, 46,1014-1016, 2010

69. G. Ronald Hadley, Effective index model for vertical-cavity surface-emitting lasers // Opt. Lett., 20,1483-1485,1995

70. Chang, Yu-Chia and Coldren, Larry A., Efficient, High-Data-Rate, Tapered Oxide-Aperture Vertical-Cavity Surface-Emitting Lasers // IEEE JOURNAL OF SELECTED TOPICS IN QUANTUM ELECTRONICS, 15, 704-715,2009

71. P. Westbergh, J.S. Gustavsson, A . Haglund, H. Sunnerud, A. Larsson, Large aperture 850-nm VCSELs operating at bit rates up to 25 Gbit/s // Electronics Letters, 44, 907-908,2008

72. Y.-C. Chang, C.S. Wang, L.A. Coldren, High-efficiency, high-speed VCSELs with 35 Gbit/s error-free operation // Electronics Letters, 43,1022-1023, 2007

73. A. Mutig, G. Fiol, P. Moser, D. Arsenijevic, V.A. Shchukin, N.N. Ledentsov, S.S.1

74. Mikhrin, I.L. Krestnikov, D.A. Livshits, A.R. Kovsh, F. Hopfer, D. Bimberg,120degree.C 20 Gbit/s operation of 980-nm VCSEL // Electronics Letters, 44, 13051306,2008

75. J.E. Bowers, High speed semiconductor laser design and performance // SolidState Electronics, 30,1 11,1987

76. V. A. Shchukin, N. N. Ledentsov, J. A. Lott, H. Quast, F. Hopfer, L. Ya. Karachinsky, M. Kuntz, P. Moser, A. Mutig, A. Strittmatter, V. P. Kalosha, D.

77. Bimberg, Ultra high-speed electro-optically modulated VCSELs: modeling and experimental results // Physics and Simulation of Optoelectronic Devices XVI, 6889, 68890H, 2008