Промышленное производство
Промышленный Интернет вещей | Промышленные материалы | Техническое обслуживание и ремонт оборудования | Промышленное программирование |
home  MfgRobots >> Промышленное производство >  >> Industrial materials >> Наноматериалы

Разработка насыщающегося поглощающего зеркала с квантовыми точками InAs / GaAs с длиной волны 1550 нм и короткопериодической сверхрешеткой, закрывающей структуру, для применения в фемтосекундных волоконных лазерах

Аннотация

Низкоразмерные квантовые точки (КТ) InAs / GaAs III – V были успешно применены в полупроводниковых зеркалах с насыщающимся поглотителем (SESAM), работающих в диапазоне длин волн 900–1310 нм для сверхбыстрых импульсных лазерных приложений, благодаря их широкой полосе пропускания, гибкости длины волны, и низкий флюенс насыщения. Однако получить высокопроизводительный QD-SESAM, работающий в более длинноволновом диапазоне около 1550 нм, очень сложно из-за огромных препятствий для эпитаксиального роста структур с квантовыми точками. В этой работе впервые обнаружено, что в системе квантовых точек InAs / GaAs, разработанной для диапазона излучения света 1550 нм, очень слабый процесс релаксации носителей заряда от закрывающих слоев (КТ) к квантовым точкам в основном ответственен за плохие характеристики излучения, в соответствии с которыми мы разработали короткопериодическую сверхрешетку (In 0.20 Ga 0.80 Как / В 0,30 Ga 0,70 Как) 5 как КЛ для квантовых точек и реализовал в ~ 10 раз более сильное излучение на длине волны 1550 нм по сравнению с обычным КЛ InGaAs. На основе разработанной структуры QD были успешно получены высокоэффективные QD-SESAM, демонстрирующие очень маленькую интенсивность насыщения 13,7 МВт / см 2 и одновременно большая глубина нелинейной модуляции 1,6%, что позволяет создавать фемтосекундные волоконные лазеры с длиной волны 1550 нм и синхронизацией мод с превосходной долговременной стабильностью работы.

Введение

Фемтосекундные импульсные лазеры с длиной волны 1550 нм с синхронизацией мод находят широкое применение в оптической связи, сверхбыстрой оптике и нелинейной оптике из-за их высокой пиковой мощности, низкого теплового эффекта и высокой энергии импульса [1,2,3,4,5] . Насыщающийся поглотитель (SA) с широкой оптической полосой пропускания, быстрым временем отклика и низкими потерями является критическим оптическим компонентом для таких лазеров с ультракороткими импульсами [6,7,8,9]. Кроме того, высокий порог повреждения СА крайне желателен для длительной стабильной работы лазера с синхронизацией мод [10,11,12,13]. В последнее время двумерные (2D) материалы, такие как графен, топологические изоляторы, черный фосфор и дихалькогениды переходных металлов, привлекли большое внимание в связи с их применением в качестве SA для фемтосекундных импульсных лазеров с синхронизацией мод [14,15,16,17,18, 19,20,21]. Однако их низкий порог повреждаемости и низкая стабильность работы серьезно препятствуют их широкому применению [22, 23]. SESAM на основе квантовой ямы рассматриваются как коммерческий кандидат на сверхбыстрые лазеры с синхронизацией мод из-за их высокой повторяемости и отличной стабильности работы, но узкая рабочая полоса пропускания и малая глубина модуляции по-прежнему являются огромными препятствиями для реализации фемтосекундных ультракоротких импульсов. импульсы [24].

В последнее время отличным выбором стали самосборные квантовые точки (КТ) InAs, обеспечивающие рабочую полосу пропускания платы и быстрое время восстановления несущей [25,26,27,28,29,30,31]. для SESAM для создания импульсных лазеров с синхронизацией мод. Для достижения рабочей длины волны около 1550 нм обычно используются квантовые ямы InGaAsP на основе InP. Ширина запрещенной зоны квантовых точек InGaAs на основе GaAs обычно может быть спроектирована так, чтобы покрывать спектральный диапазон от 980 до 1310 нм, а более длинная волна, превышающая 1310 нм, требует гораздо более высокого содержания индия в закрывающих слоях (КТ) квантовых точек. Четвертичные сплавы InGaAsSb (InGaNAs) и КЛ InGaAs с очень высоким содержанием In% (> 30%) были использованы для создания ширины запрещенной зоны квантовых точек в сторону длинных волн 1550 нм [32, 33]. Однако КЛ четверных сплавов значительно усложняют процесс эпитаксиального роста, а высокое содержание индия в КЛ InGaAs ухудшает кристаллическое и оптическое качество КТ, что приводит к увеличению количества центров безызлучательной рекомбинации. Эмиссия на длине волны 1550 нм была получена с помощью квантовых точек InAs / GaAs, выращенных на метаморфных подложках, но низкая надежность и повторяемость остаются серьезными проблемами для такой техники [34]. В нашей предыдущей работе были изготовлены асимметричные квантовые точки InAs / GaAs, работающие на длине волны 1550 нм, с помощью которых был получен стеклянный генератор с синхронизацией мод с длительностью импульса 2 пс [24]. А недавно был изготовлен 1550 нм QD-SESAM со структурой InAs / GaAs, закрытой InGaAs, с помощью которой был получен двухволновый лазер с пассивной модуляцией добротности на эрбиевом волокне (EDF) [35]. Однако характеристики полученных лазеров были ограничены из-за небольшой глубины модуляции 0,4% этих QD-SESAM. Поэтому крайне желательно изучить новые методы оптимизации структур квантовых точек InAs / GaAs с длиной волны 1550 нм с целью увеличения глубины модуляции таких QD-SESAM.

В этой работе мы выращивали различные структуры квантовых точек InAs / GaAs, предназначенные для SESAM, работающих в диапазоне 1550 нм, с КЛ сплава InGaAs и КЛ короткопериодной сверхрешетки (SSL) InGaAs соответственно, а также тщательно исследовали их оптические свойства. Исследование спектроскопии фотолюминесценции (ФЛ) выявляет очень слабое излучение света при комнатной температуре (RT) на длине волны около 1550 нм, которое невозможно наблюдать при температуре ниже 250 К. Это явление резко контрастирует с хорошо известным температурно-зависимым явлением. поведение систем КТ, а именно, интенсивность ФЛ сильнее при более низких температурах, которая становится очень слабой или даже не наблюдаемой при RT из-за теплового возбуждения ограниченных носителей в КТ. Аномальные явления, наблюдаемые в квантовых точках InAs / GaAs с длиной волны 1550 нм, можно приписать процессу слабой релаксации носителей заряда от ХЛ к КТ, который может быть значительно уменьшен за счет увеличения ХЛ SSL для КТ. Структуры SSL обеспечивают обильные фононные моды с большими колебательными плотностями состояний, которые эффективно усиливают релаксацию носителей заряда от КЛ к КТ. Следовательно, наблюдается в 10 раз более сильное излучение на длине волны 1550 нм, чем у квантовых точек, не закрытых SSL. Превосходная динамика носителей в квантовых точках с длиной волны 1550 нм наделяет QD-SESAM высокими характеристиками поглощения с насыщением, что проявляется в очень небольшой интенсивности насыщения 13,7 МВт / см 2 и большая глубина нелинейной модуляции 1,6%, что в 4 раза больше значения, указанного в [24, 35]. Воспользовавшись высокими характеристиками QD-SESAM с SSL CL, мы успешно сконструировали EDF-лазер и достигли стабильной генерации с синхронизацией мод на длине волны 1556 нм с длительностью импульса 920 фс.

Методы

Рост КТ InAs / GaAs с помощью МПЭ

Три структуры квантовых точек InAs / GaAs были выращены методом молекулярно-лучевой эпитаксии (МЛЭ). Все образцы содержат три периода точечных слоев, каждый из которых самособирается из 2,9 монослоев (МС) InAs. Как показано на рис. 1, в образцах 1 и 2 КТ InAs были выращены на GaAs и 1 нм In 0,18 Ga 0,82 В качестве буферного слоя (BL), соответственно, и все покрыты In 0,33 толщиной 6 нм. Ga 0,67 Как слой. Для образца 3 2,9 МС КТ InAs были также выращены на In 0,18 толщиной 1 нм. Ga 0,82 Как BL, но покрытый SSL толщиной 10 нм, состоящий из 5 периодов In 0.20 Ga 0.80 As (1 нм) и In 0,30 Ga 0,70 Как (1 нм) слои. Температура роста и скорость роста квантовых точек InAs составляли 510 ° C и 0,01 МС / с соответственно. QD-SESAM были изготовлены путем выращивания однослойной структуры на нижнем распределенном брэгговском отражателе (DBR), который содержит 31 пару нелегированного GaAs (115 нм) и Al 0,98 Ga 0,02 As (134 нм) слои. Температуры роста GaAs и InGaAs составляли 565 и 530 ° C соответственно.

Принципиальные схемы структур квантовых точек. Принципиальные схемы трех тестовых структур a образец 1, б образец 2 и c образец 3 соответственно

Методы характеризации

Измерения ФЛ проводились в диапазоне температур от 11 до 300 K твердотельным лазером с длиной волны 532 нм. Кристаллографические структуры этих образцов КТ были охарактеризованы с помощью дифракции рентгеновских лучей высокого разрешения с использованием эмиссионной линии Cu Kα. Морфология структур квантовых точек изучалась методом атомно-силового микроскопа (АСМ) в условиях окружающей среды в бесконтактном режиме на приборе Nanoscope Dimension TM . 3100 SPM AFM система. Изображения, полученные с помощью просвечивающей электронной микроскопии (ПЭМ), были получены на микроскопе JEOL-2010 с энергией 200 кэВ

Результаты и обсуждение

На рис. 2а, б и в представлены температурно-зависимые спектры ФЛ образцов 1, 2 и 3 соответственно, полученные в диапазоне температур от 11 до 300 К при мощности возбуждения 200 мВт. На нем видны два характерных пика ФЛ:узкий пик в коротковолновой области и широкий в длинноволновой. Узкий пик, расположенный примерно при 1170 нм при 11 К и примерно 1280 нм при 300 К, возникает из-за люминесценции от КЛ, в то время как широкий пик примерно при 1550 нм при 300 К приписывается излучению КТ. Как показано на рис. 2а, при более низких температурах можно наблюдать только излучение ХЛ, а излучение на длине волны 1550 нм от квантовых точек InAs начинает появляться при повышении температуры до 250 К и постепенно усиливается при дальнейшем повышении температуры. . Аналогичное поведение наблюдается и с образцом 2, как показано на рис. 2b. Как правило, для структур InAs / GaAs с квантовыми точками, предназначенных для излучения с более короткими длинами волн (например, 1300 нм), излучение квантовых точек доминирует в спектрах ФЛ при низких температурах, а излучение от КЛ или смачивающих слоев практически невозможно наблюдать. Это связано с более низкими энергетическими уровнями структур КТ и уменьшенным тепловым выходом носителей из КТ при низких температурах [36]. С повышением температуры интенсивность излучения квантовых точек постепенно уменьшается из-за увеличения теплового выхода носителей из квантовых точек. В отличие от квантовых точек InAs / GaAs, разработанных для приложений с длиной волны 1310 нм, наши образцы с длиной волны 1550 нм демонстрируют полностью противоположное поведение излучения света в зависимости от температуры, что указывает на выдающуюся динамику носителей заряда в этой новой системе с квантовыми точками. Как показано на рис. 2e, запрещенная зона КТ намного уже, чем у КЛ, и самые низкие уровни энергии для электронов и дырок находятся в структуре КТ, и поэтому ожидается, что фотогенерированные носители могут предпочтительно находиться в КТ после ослабления их чрезмерных энергий. Однако наблюдаемый результат ФЛ состоит в том, что излучение КЛ преобладает над ФЛ, а излучение КТ невидимо при температуре ниже 250 К, что показывает, что при низких температурах фотогенерированные носители в основном удерживаются в КЛ, а не внутри. КТ. Этот факт можно объяснить эффектами сильной блокировки релаксации носителей заряда:слишком мало фононов участвует в процессе рассеяния носителей, что приводит к низкой эффективности релаксации носителей от КЛ к КТ. С повышением температуры термически возбуждаются все больше фононных популяций, и взаимодействие фононов с фотогенерированными носителями постепенно усиливается, что приводит к тому, что большее количество носителей рассеивается от КЛ к КТ. Самая высокая интенсивность ФЛ излучения КТ на длине волны 1550 нм, возникающая при КТ, указывает на то, что процесс релаксации энергии носителей от КТ к КТ доминирует над процессом теплового ухода от КТ к КЛ.

Характеристика материалов и схематическая диаграмма. Спектры ФЛ, измеренные при 11-300 К от a образец 1, б образец 2 и c образец 3 соответственно. г Сканы ω / 2θ высокого разрешения, показывающие пик подложки GaAs (008) и дифрактограмму CL для образцов 1, 2 и 3 соответственно. Принципиальная схема ленты для e образец 2 и f образец 3 соответственно

Характеристики ФЛ образцов 1 и 2 показывают, что в системе квантовых точек InAs / GaAs, разработанной для приложений с длиной волны 1550 нм, существует неэффективная характеристика релаксации носителей заряда, а большая плотность фононов способствует релаксации носителей заряда вплоть до квантовых точек. По сути, процесс слабой релаксации носителей заряда коренится в электронных зонных структурах, определяемых КЛ. Материалы с квантовыми точками, в которых смещение зон намного больше энергии продольных оптических (LO) фононов КЛ, и носители в КЛ должны релаксировать на уровни КТ за счет испускания нескольких фононов, а не только одного. Процесс слабой релаксации носителей заряда не может быть устранен в квантовых точках InAs / GaAs для 1550 нм из-за гораздо большего смещения зон в полосовой структуре КЛ и квантовых точек, но мы можем изменить процесс многофононного рассеяния, регулируя структуру электронных зон, а также фононные зонные структуры. Для достижения этой цели по усилению релаксации носителей в КТ 1550 нм мы использовали (In 0.20 Ga 0.80 Как / В 0,30 Ga 0,70 Как) 5 Структура SSL в качестве CL вместо InGaAs CL. Ожидается, что SSL CL обеспечат большее количество фононных колебательных мод и гораздо большую плотность фононов из-за эффектов сворачивания зоны Бриллюэна в SSL [37]. Как показано на рис. 1c, образец 3 был выращен с той же структурой, что и образец 2, за исключением использования пяти периодов In 0,20 толщиной 10 нм. Ga 0.80 Как / В 0,30 Ga 0,70 Как SSL, так и CL. На рис. 2г показаны полученные рентгенограммы образцов 1, 2 и 3. Все образцы имеют сильный пик при 66,1 °, который можно отнести к дифракции от плоскостей (008) кубического GaAs. Четкие пики спутников, возникающие из-за In 0,33 толщиной 6 нм Ga 0,67 Поскольку структура CL наблюдается при температуре около 64,0 ° для образцов 1 и 2. Дальнейший осмотр показывает, что In 0,20 Ga 0.80 Как / В 0,30 Ga 0,70 Поскольку SSL в примере 3 показывает пик сателлита около 64,4 ° и сдвиг в сторону больших градусов по сравнению с In 0,33 Ga 0,67 Поскольку ХЛ предполагает снижение среднего содержания In [38, 39]. Чтобы понять влияние SSL CL на оптические свойства квантовых точек InAs / GaAs, также были измерены спектры температурной зависимости для образца 3, как показано на рис. 2c. Как и в образцах 1 и 2, при температурах ниже 200 K не наблюдается явного излучения люминесценции на длине волны 1550 нм от квантовых точек InAs / GaAs, а с увеличением температуры излучение постепенно становится интенсивным. Стоит отметить, что пик излучения КТ на длине волны 1550 нм в образце 3 возникает при гораздо более низкой температуре 200 К (около 250 К для образцов 1 и 2). Его относительная интенсивность по отношению к эмиссии ХЛ при КТ намного выше, чем у образцов 1 и 2, а его интенсивность ФЛ примерно в 10 раз выше, чем у образца 2. Эти результаты показывают, что СС SSL значительно усиливают релаксацию носителей от ХЛ до уровня КТ, что приводит к значительному усилению излучательной рекомбинации в КТ. Причина, по которой происходит усиленная релаксация носителей от КЛ к КТ, заключается в высококачественных КЛ SSL с пониженным содержанием индия. Это эффективно модулирует поведение релаксации носителей и увеличивает захват носителей квантовыми точками.

Для более глубокого понимания процесса рассеяния носителей, обеспечиваемого многофононами, сравниваются зонные структуры системы квантовых точек InAs / GaAs с различными типами КЛ. Для простоты разность энергий запрещенной зоны ХЛ и КТ может быть оценена как разность их пиковых энергий ФЛ. Как показано на рис. 2e и f, разница в ширине запрещенной зоны в образцах 2 и 3 между КТ и КТ InAs при 300 К определена как 143 и 114 мэВ, соответственно, согласно измерениям ФЛ. Если предположить, что смещения зон составляют примерно 60% энергетической разницы между зонами проводимости КЛ и КТ [40], электроны должны релаксировать 86 и 68 мэВ для образца 2 и образца 3 соответственно, чтобы рассеяться от энергетических уровней закрывающими слоями нижние энергетические уровни квантовых точек InAs. Энергии фононов LO и продольной акустической (LA) мод в сплавах InGaAs составляют 34 и 9 мэВ [40, 41]. Для процесса многофононного рассеяния комбинация 2 LO-фононов в образце 3 может выполнить рассеяние электрона от CL на КТ, в то время как для образца 2 требуются 2 LO-фонона плюс 1 LO или 2 LA-фонона. Было продемонстрировано, что скорость релаксации электронов сильно снижается, когда больше фононных мод участвует в процессе многофононного рассеяния [42,43,44,45]. Следовательно, скорость релаксации электронов в образце 3 больше, чем в образце 2, что объясняет значительно увеличенную интенсивность ФЛ квантовых точек в образце 3. Фактически, уменьшенное содержание индия в КЛ SSL и ослабленный эффект фононного узкого места в Процесс релаксации носителей заряда является основной причиной повышенной интенсивности ФЛ квантовых точек в образце 3.

Для дополнительной проверки эффекта усиленной релаксации носителей, вызванного СС SSL, спектры ФЛ, зависящие от мощности возбуждения, были получены при 300 К. Как показано на рис. 3a, b и c, интенсивность ФЛ CL (пик 1) и InAs Пики КТ (пик 2) постепенно увеличиваются с увеличением мощности возбуждения, и не наблюдается явного сдвига положения пиков. Ясно видно, что интенсивность пика 1 намного выше, чем интенсивность пика 2 в образцах 1 и 2, как показано на рис. 3a и b, при более высокой мощности возбуждения, в то время как образец 3 демонстрирует гораздо более сильное излучение квантовых точек во всех измеренных возбуждениях. диапазон мощности. Отношения интенсивностей ФЛ пика 2 и пика 1 этих образцов в зависимости от мощности возбуждения приведены на рис. 3d. При мощности возбуждения 2000 мВт отношения интенсивностей ФЛ Пика 2 и Пика 1 оказались равными 0,21 и 0,29, соответствующими образцам 1 и 2, соответственно, как показано на рис. 3d. Это указывает на то, что многие носители рекомбинируют в InGaAs CL, и релаксация носителей заряда от закрывающего слоя к квантовым точкам InAs серьезно затруднена из-за неэффективной скорости релаксации носителей. По сравнению с образцом 1 отношение интенсивности слоя пика 2 к пику 1 в образце 2 можно отнести к более высокой плотности точек, достигаемой за счет большего количества центров зародышеобразования, вызванного In 0,18 Ga 0,82 В качестве буферного слоя [24]. Интенсивность пика 2 в образце 3 примерно в 2,1 раза выше, чем у пика 1 при мощности возбуждения 2000 мВт, что указывает на значительно повышенную эффективность релаксации носителей в квантовых точках InAs, закрытых SSL. Кроме того, обнаружено, что, хотя среднее содержание In составляет около 25% в закрывающем слое SSL, что меньше 33% в CL образцов 1 и 2, длина волны излучения пика 1 (при ~ 1337 нм) в образце 3 немного длиннее (~ 1310 нм) для образцов 1 и 2. Мы полагаем, что основной причиной, ответственной за результаты, является уменьшенный эффект квантового ограничения в гораздо более толстом (10 нм) слое SSL по сравнению с 6-нм. Защитный слой InGaAs.

Измерения мощности зависимых фотолюминесценции. Зависимые от мощности спектры ФЛ при комнатной температуре, измеренные при 20–2000 мВт от a образец 1, б образец 2 и c образец 3 соответственно. г Интенсивность радиоизлучения Пика 2 / Пика 1 в зависимости от мощности накачки в образцах 1, 2 и 3 соответственно.

Основываясь на хороших оптических свойствах, полученных в квантовых точках InAs / GaAs, закрытых SSL, мы далее демонстрируем их применение в качестве QD-SESAM для генерации фемтосекундных импульсов. КТ-SESAM InAs / GaAs с длиной волны 1550 нм состоит из одного слоя квантовых точек InAs / GaAs с закрытыми слоями SSL в качестве поглощающего слоя и нижнего зеркала РБО, состоящего из 31 периода нелегированного GaAs (115 нм) и Al 0,98. Ga 0,02 As (134 нм) слои. Подробная структура QD-SESAM проиллюстрирована изображением поперечного сечения ПЭМ, как показано на рис. 4. Средняя плотность точек квантовых точек в поглощающем слое оценивается в 4,4 × 10 10 см -2 , а средняя высота и поперечный размер точки составляют 7,5 и 40 нм соответственно, как видно на изображении АСМ на рис. 4. SESAM характеризуется типичной сбалансированной двухдетекторной установкой [46] и интенсивностью насыщения 13,7 МВт. / см 2 и достигается глубина нелинейной модуляции 1,6%. Как показано на рис. 4, с QD-SESAM, вставленным в резонатор EDF-лазера, мы создали лазер с пассивной синхронизацией мод. При использовании стандартного одномодового волокна длиной 23,75 м и EDF 0,75 м в качестве усиливающей среды полученный резонатор имеет длину 24,5 м. Полупроводниковый лазерный диод (LD) DFB, излучающий на длине волны 980 нм, служит источником накачки, а мультиплексор с разделением по длине волны 980/1550 нм (WDM) используется для передачи энергии накачки в резонатор волоконного лазера. Независимый от поляризации изолятор (PI-ISO) и контроллер поляризации (PC) используются для обеспечения односторонней передачи света и оптимизации состояния синхронизации мод в резонаторе соответственно. Порт 1 1550-нм оптического циркулятора (CIR) подключен к ПК, порт 2 подключен к QD-SESAM, а порт 3 этого CIR подключен к выходному соединителю 10/90 (OC) (выход 10%). и 90% ввода).

Экспериментальная установка волоконного лазера с синхронизацией мод и QD-SESAM с длиной волны 1550 нм. Вставка:поперечное сечение ПЭМ-изображения QD-SESAM и 1 × 1 мкм 2 АСМ-изображение квантовых точек с длиной волны 1550 нм

Режим синхронизации мод может быть достигнут при мощности накачки более 50 мВт. Как показано на рис. 5а, выходная мощность этого лазера с синхронизацией мод линейно увеличивается с увеличением мощности накачки, а дифференциальный КПД составляет около 4,82%, определяемый обработкой линейной аппроксимации. Как показано на рис. 5b, наблюдался типичный спектр обычного солитона с шириной полосы 3 дБ 3,2 нм. Центральная длина волны 1556 нм. Радиочастотный спектр с частотой повторения 8,16 МГц показан на рис. 5в, что соответствует длине резонатора 24,5 м. Отношение сигнал / шум составляет около 51 дБ, что указывает на большой потенциал для достижения стабильной работы с синхронизацией мод с помощью SSL-ограничителей QD-SESAM. Длительные стабильные измерения с синхронизацией мод проводились при пороговой мощности накачки 50 мВт, и была достигнута стабильная непрерывная работа в течение более 1 недели. На рис. 5d представлена ​​автокорреляционная трасса, подогнанная под гауссовский профиль, которая иллюстрирует реальную длительность импульса приблизительно 920 фс. Для сравнения, с QD-SESAM на основе структуры образца 2, демонстрирующей интенсивность насыщения 15,7 МВт / см 2 глубина нелинейной модуляции 0,4%, лазер с синхронизацией мод генерирует импульсы шириной 2,7 пс [47]. Значительно уменьшенная длительность импульса, достигаемая с помощью квантовых точек с ограничением SSL на основе QD-SESAM, может быть приписана увеличенной глубине модуляции, и мы полагали, что повышенная эффективность релаксации несущей, вызванная закрывающими слоями SSL, объясняет уменьшенную интенсивность насыщения. Кроме того, для создания волоконных лазеров с синхронизацией мод были выбраны пять других модулей QD-SESAM с ограничением SSL, и все лазеры с синхронизацией мод продемонстрировали долгосрочную стабильность, что демонстрирует высокую повторяемость и надежность SESAM.

Характеристики разработанного волоконного лазера с синхронизацией мод. а Выходная мощность в зависимости от мощности накачки. б Выходные оптические спектры. c Радиочастотный спектр волоконного лазера с синхронизацией мод. г Трассировка автокорреляции

Выводы

В заключение, квантовые точки InAs / GaAs, предназначенные для приложений с длиной волны 1550 нм, были выращены методом МПЭ со слоями сплава InGaAs и SSL, соответственно, в качестве закрывающих слоев для квантовых точек. С помощью температурно-зависимой и зависимой от мощности спектроскопии ФЛ было обнаружено, что смещение зоны проводимости структур КЛ и КТ изменяется с 86 мэВ до 68 мэВ за счет изменения In 0,33 Ga 0,67 В качестве сплава КЛ до (В 0.20 Ga 0.80 Как / В 0,30 Ga 0,70 Как) 5 Таким образом достигается SSL CL и более эффективное рассеяние носителей с участием множества фононов, что приводит к излучательной рекомбинации большего количества носителей в структуре QD и, как результат, к значительному улучшению излучения на длине волны 1550 нм. QD-SESAM, выращенный с использованием квантовых точек InAs / GaAs, закрытых SSL, демонстрирует значительно увеличенную интенсивность насыщения - 13,7 МВт / см 2 и глубина нелинейной модуляции 1,6%, а длительность импульса 920 фс достигается в волоконном лазере с синхронизацией мод, работающем на длине волны 1556 нм, созданном с помощью QD-SESAM. Разработанный QD-SESAM с дизайном SSL в качестве CL для QD проложит новый путь к созданию высокопроизводительных сверхбыстрых лазеров.

Доступность данных и материалов

Наборы данных, созданные и / или проанализированные в ходе текущего исследования, полностью доступны без ограничений у соответствующего автора по разумному запросу.

Сокращения

2D:

Двумерный

AFM:

Атомно-силовой микроскоп

BL:

Буферный слой

CIR:

Циркулятор

CL:

Покрывающие слои

DBR:

Распределенный отражатель Брэгга

EDF:

Волокно, легированное эрбием

Лос-Анджелес:

Продольная акустика

LD:

Лазерный диод

LO:

Продольный оптический

MBE:

Молекулярно-лучевая эпитаксия

ML:

Монослои

OC:

Выходной соединитель

ПК:

Контроллер поляризации

PI-ISO:

Независимый от поляризации изолятор

PL:

Фотолюминесценция

QD:

Квантовые точки

QW:

Квантовая яма

RT:

Температура

SA:

Насыщенный поглотитель

SESAM:

Зеркала полупроводникового насыщающегося поглотителя

SSL:

Короткопериодическая сверхрешетка

ТЕМ:

Просвечивающая электронная микроскопия

WDM:

Мультиплексор с разделением по длине волны


Наноматериалы

  1. Многоцветное излучение ультрафиолетовой фотонной квазикристаллической нанопирамиды на основе GaN с полуполя…
  2. Яркий однофотонный источник на 1,3 мкм на основе двухслойной квантовой точки InAs в Micropillar
  3. Обнаружение пространственно локализованного экситона в самоорганизованных сверхрешетках из квантовых точе…
  4. Биполярные эффекты в фотоэдс метаморфных квантовых точечных гетероструктур InAs / InGaAs / GaAs:характеристика и кон…
  5. Обратимый электрохимический контроль фотовозбужденной люминесценции пленки CdSe / ZnS с квантовыми точками ядр…
  6. Фотоэлектрические характеристики солнечного элемента с гибридной матрицей на основе нанопроводов и квантов…
  7. Устранение бимодального размера в квантовых точках InAs / GaAs для изготовления лазеров на квантовых точках 1,3 мк…
  8. Стимуляция люминесценции квантовых точек CdSe / ZnS, покрытой цистеином, мезо-тетракис (п-сульфонатофенил) порфир…
  9. Ультрафиолетовые светодиоды на основе AlGaN с почти нулевым КПД и специально разработанным слоем блокировки эл…
  10. Синтез и свойства водорастворимых квантовых точек CdTe, излучающих синий, Mn