Лаборатория Полупроводниковой Люминесценции и Инжекционных Излучателей

Лаборатория Полупроводниковой Люминесценции и Инжекционных Излучателей

Физико-технологические принципы создания интегральных многоэлементных фотонных схем на основе полупроводниковых наногетероструктур для мощных источников лазерного излучения с использованием технологии селективной эпитаксии

Руководитель член-корреспондент РАН П.С. Копьев

Достижения в области разработки и создания мощных лазеров на основе полупроводниковых наногетероструктур за последнее десятилетие привели к широкому внедрению лазерных технологий в различные области: от машиностроения и обработки материалов до медицины и энергетики. Малые размеры, высокая надежность, рекордная энергоэффективность (КПД более 60%) делают источники на основе полупроводниковых лазеров незаменимыми для решения задач оптической накачки активных сред твердотельных и волоконных технологических лазеров, а также для задач прямой обработки и профилирования материалов. В настоящее время увеличение оптической мощности в лазерных системах на основе полупроводниковых гетероструктур реализуется за счет расширения излучающей апертуры (увеличение ширины области излучения в линейках и количества линеек в решетках), что позволяет преодолеть киловаттный уровень оптической мощности. Однако такой подход теряет свою эффективность как при решении задач создания высокоэффективной накачки, так и разработки полностью полупроводниковых мощных лазерных систем. Это связано с катастрофическим ухудшением таких ключевых параметров, как спектральная и пространственная яркость.

Целью данного проекта является разработка принципиально новых подходов создания полупроводниковых лазерных излучателей киловаттного уровня с предельной спектральной и пространственной яркостью.

Основные результаты исследований:

Разработаны и исследованы полупроводниковые лазеры на основе гетероструктур с профилированными активными областями, обеспечивающими одномодовый режим генерации при сверхшироких апертурах. Микролинейки, состоящие из 10 полосков шириной 6.5 мкм, продемонстрировали оптическую мощность 5 Вт в непрерывном режиме и 26 Вт на 37 А в импульсном режиме (130 нс, 1 кГц).
Для повышения яркости лазерного излучения были разработаны и исследованы импульсные источники лазерного излучения с длиной волны 910 нм на основе вертикальных решеток в виде туннельносвязанных излучающих AlGaAs/InGaAs/GaAs гетероструктур. Микролинейки из 3 полосков шириной 800 мкм каждый продемонстрировали генерацию лазерных импульсов 1150 Вт/750 А/25 °C, 1030 Вт/750 А/50 °C и 905 Вт/720 А/75 °C.
На основе гетероструктур с двойной асимметрией и градиентными волноводными слоями разработаны линейки полупроводниковых лазеров (1060 нм) со сверхширокой излучающей апертурой и стеки на их основе. Была продемонстрирована выходная пиковая оптическая мощность 290 Вт для единичного излучателя и 1400 Вт для стека, состоящего из 3 микролинеек с тремя излучателями каждая, при накачке 100 нс импульсами с частотой 1 кГц.
Одиночные излучатели с апертурой 800 мкм продемонстрировали максимальную пиковую оптическую мощность 83 Вт на 97 А при накачке в квазинепрерывном режиме с длительностью импульса 1 мс.
Разработан подход, направленный на дальнейшее увеличение яркости и излучательной эффективности в гетероструктурах с туннельносвязанными активными областями, работающих на общей поперечной моде. Максимальная излучательная эффективность и оптическая мощность (1мкс, 9.6А) достигала 1.6Вт/А и 7.8Вт в структуре с двумя активными областями и одним туннельным переходом и 2.2Вт/А и 15.8Вт структуре с тремя активными областями и двумя туннельным переходом. Для последней гетероструктуры были сформированы образцы с шириной апертуры 800мкм, которые продемонстрировали рекордную эффективность и выходную оптическую мощность - 125Вт/80А (70нс, 1кГц).
Для генерации мощных субнаносекундных оптических импульсов в режиме модуляции усиления были разработаны лазерные диоды на основе асимметричной гетероструктуры AlGaAs/GaAs с объёмной активной областью. Продемонстрирована пиковая выходная оптическая мощностью 22Вт при длительности одиночного импульса на полувысоте менее 110пс.
Для решения задачи разработки высокоэффективных лазеров и линеек кВт уровня на их основе была разработана серия лазерных гетероструктур. В непрерывном режиме генерации экспериментальные образцы (100мкм) продемонстрировали эффективность более 72%, для длин волн 970нм и 1030нм. В квазинепрерывном режиме (0.1-0.3мс) были продемонстрированы выходные оптические мощности до 210Вт для линейки 12 х200мкм (1030нм), до 90Вт для одиночного излучателя с апертурой 800мкм (970). Вертикальные стеки на основе 10 линеек с излучающей апертурой 3х800мкм продемонстрировали оптическую мощность 3.2кВт при импульсной накачке (100нс, 200Гц). Высокая температурная стабильность и энергетическая эффективность позволяют демонстрировать пиковую мощность кВт уровня с излучающей апертуры не более 1см для широкого диапазона длительностей импульсов.

Публикации

В ходе проекта коллективом опубликовано более 50 работ в ведущих научных журналах, в том числе 17 статей в журналах Q1.

2019 год

Veselov D.A. et al. Measurements of internal optical loss inside an operating laser diode // J. Appl. Phys. 2019. Vol. 126, № 21. P. 213107. https://doi.org/10.1063/1.5115117
Podoskin A. et al. Ultrabroad tuning range (100 nm) of external-cavity continuous-wave high-power semiconductor lasers based on a single InGaAs quantum well // Appl. Opt. 2019. Vol. 58, № 33. P. 9089. https://doi.org/10.1364/AO.58.009089
Slipchenko S.O. et al. Low-Voltage AlGaAs/GaAs Thyristors as High-Peak-Current Pulse Switches for High-Power Semiconductor Laser Pumping // IEEE Trans. Electron Devices. IEEE, 2020. Vol. 67, № 1. P. 193-197. https://doi.org/10.1109/TED.2019.2951033
Slipchenko S.O. et al. High peak optical power of 1ns pulse duration from laser diodes - low voltage thyristor vertical stack // Opt. Express. 2019. Vol. 27, № 22. P. 31446. https://doi.org/10.1364/OE.27.031446
Шамахов В.В. et al. Исследование многомодовых полупроводниковых лазеров на основе гетероструктуры типа зарощенная меза // Квантовая Электроника. 2019. Vol. 49, № 12. P. 1172-1174. http://mi.mathnet.ru/qe17155 (English version - http://dx.doi.org/10.1070/QEL17135)
Головин В.С. et al. Выгорание продольного пространственного провала (LSHB) в мощных полупроводниковых лазерах: численный анализ // Квантовая Электроника. 2020. Vol. 50, № 2. P. 147-152. http://mi.mathnet.ru/qe17191 (English version - http://dx.doi.org/10.1070/QEL17146)
Zolotarev V. V et al. Continuous wave and pulse (2-100 ns) high power AlGaAs/GaAs laser diodes (1050 nm) based on high and low reflective 13th order DBR // Semicond. Sci. Technol. 2020. Vol. 35, № 1. P. 015009. https://doi.org/10.1088/1361-6641/ab5435
Soboleva O.S. et al. Numerical Study of Carrier Transport in n + /n/n + GaAs/AlGaAs Heterostructure at High Current Densities // IEEE Trans. Electron Devices. 2020. Vol. 67, № 2. P. 438-443. https://doi.org/10.1109/TED.2019.2960936
Шашкин И.. et al. Одномодовые лазеры (1050 нм) мезаполосковой конструкции на основе гетероструктуры AlGaAs/GaAs со сверхузким волноводом // Физика и техника полупроводников. 2020. Vol. 54, № 4. P. 414. http://dx.doi.org/10.21883/FTP.2020.04.49150.9334 (English version - http://dx.doi.org/10.1134/S1063782620040181)
Шашкин И.С. et al. Излучательные характеристики мощных полупроводниковых лазеров (1060 нм) с узким мезаполосковым контактом на основе асимметричных гетероструктур AlGaAs/GaAs с широким волноводом // Физика и техника полупроводников. 2020. Vol. 54, № 4. P. 408. http://dx.doi.org/10.21883/FTP.2020.04.49149.9333 (English version - http://dx.doi.org/10.1134/S106378262004017X)
Podoskin A.A. et al. Properties of external-cavity high-power semiconductor lasers based on a single InGaAs quantum well at high pulsed current pump // J. Opt. Soc. Am. B. 2020. Vol. 37, № 3. P. 784. https://doi.org/10.1364/JOSAB.384971

2020 год

Бобрецова Ю.К. et al. Вытекание излучения из волновода мощных полупроводниковых AlGaAs/InGaAs/GaAs-лазеров // Квантовая Электроника. 2020. Vol. 50, № 8. P. 722-726. http://mi.mathnet.ru/qe17302 (English version - )
Slipchenko S.O. et al. High-power semiconductor lasers with surface diffraction grating (1050nm) // Novel In-Plane Semiconductor Lasers XIX SPIE, 2020. P. 64. https://doi.org/10.1117/12.2546174
Slipchenko S.O. et al. Energy balance model of high-power semiconductor lasers at high-pumping current // Physics and Simulation of Optoelectronic Devices XXVIII SPIE, 2020. P. 17. https://doi.org/10.1117/12.2546263
Slipchenko S.O. et al. Hybrid vertically integrated thyristor-semiconductor laser assemblies for generating ns laser pulses // Smart Photonic and Optoelectronic Integrated Circuits XXII SPIE, 2020. P. 76. https://doi.org/10.1117/12.2545098
Slipchenko S.O. et al. Single-mode AlGaAs/InGaAs/GaAs lasers with a ultra narrow waveguide // Physics and Simulation of Optoelectronic Devices XXVIII SPIE, 2020. P. 84. https://doi.org/10.1117/12.2546240
Soboleva O.S. et al. The Effect of the Carrier Drift Velocity Saturation in High-Power Semiconductor Lasers at Ultrahigh Drive Currents // IEEE Trans. Electron Devices. 2020. Vol. 67, № 11. P. 4977-4982. https://doi.org/10.1109/TED.2020.3024353
Бобрецова Ю.К. et al. Экспериментальная методика исследования оптического поглощения в волноводных слоях полупроводниковых лазерных гетероструктур // Квантовая Электроника. 2021. Vol. 51, № 2. P. 124-128. http://mi.mathnet.ru/qe17391 (English version - http://dx.doi.org/10.1070/QEL17427)
Гаврина П.С. et al. Ватт-амперные характеристики мощных импульсных полупроводниковых лазеров (1060 нм), работающих при повышенных (до 90 °С) температурах // Квантовая Электроника. 2021. Vol. 51, № 2. P. 129-132. http://mi.mathnet.ru/qe17398 (English version - http://dx.doi.org/10.1070/QEL17478)
Slipchenko S.O. et al. High-Power and Repetion Rate Nanosecond Pulse Generation in "Diode Laser-Thyristor" Stacks // IEEE Photonics Technol. Lett. 2021. Vol. 33, № 1. P. 11-14. https://doi.org/10.1109/LPT.2020.3040026
Slipchenko S.O. et al. Near-Field Dynamics of Ultra-Wide-Aperture (800 μ m) Diode Lasers Under Nanosecond Pulse Excitation // IEEE Photonics Technol. Lett. 2021. Vol. 33, № 1. P. 7-10. https://doi.org/10.1109/LPT.2020.3040063
Шашкин И.С. et al. Мощные непрерывные лазеры InGaAs/AlGaAs (1070 нм) с расширенным латеральным волноводом мезаполосковой конструкции // Физика и техника полупроводников. 2021. Vol. 55, № 4. P. 344. http://dx.doi.org/10.21883/FTP.2021.04.50736.9565
Шашкин И.С. et al. Исследование динамики выходной оптической мощности полупроводниковых лазеров (1070 nm) с маломодовым латеральным волноводом мезаполосковой конструкции при сверхвысоких токах накачки // Письма в журнал технической физики. 2021. Vol. 47, № 7. P. 42. http://dx.doi.org/10.21883/PJTF.2021.07.50799.18644

2021 год

Бобрецова Ю.К. et al. Оптическое поглощение в волноводе AlGaAs-гетероструктуры n-типа // Квантовая Электроника. 2021. Vol. 51, № 11. P. 987-991. http://mi.mathnet.ru/qe17931 (English version - http://dx.doi.org/10.1070/QEL17640)
Veselov D.A. et al. Internal optical loss and internal quantum efficiency of a high-power GaAs laser operating in the CW mode // Semicond. Sci. Technol. 2021. Vol. 36, № 11. P. 115005. https://doi.org/10.1088/1361-6641/ac1f83
Slipchenko S.O. et al. High-power pulsed semiconductor lasers (905 nm) with an ultra-wide aperture (800 μm) based on epitaxially integrated triple heterostructures // 2021 Conference on Lasers and Electro-Optics Europe & European Quantum Electronics Conference (CLEO/Europe-EQEC). IEEE, 2021. P. 1-1. https://doi.org/10.1109/CLEO/Europe-EQEC52157.2021.9541707
Slipchenko S.O. et al. Low-Voltage Thyristor Heterostructure for High-Current Pulse Generation at High Repetition Rate // IEEE Trans. Electron Devices. 2021. Vol. 68, № 6. P. 2855-2860. https://doi.org/10.1109/TED.2021.3072606
Shamakhov V. et al. Surface Nanostructuring during Selective Area Epitaxy of Heterostructures with InGaAs QWs in the Ultra-Wide Windows // Nanomaterials. 2020. Vol. 11, № 1. P. 11. https://doi.org/10.3390/nano11010011
Слипченко С.О., et al. Вертикальные стеки мощных импульсных (100нc) полупроводниковых лазеров кВт уровня пиковой мощности на основе мезаполосковых волноводов со сверхширокой апертурой (800мкм) на длине волны 1060нм // Квантовая электроника (2022 г.)
Slipchenko S.O. et al. Tunnel-coupled laser diode microarray as a kW-level 100-ns pulsed optical power source (λ=910 nm) // IEEE Photonics Technol. Lett. 2021. https://doi.org/10.1109/LPT.2021.3134370
Слипченко С.О. et al. Мощные импульсные полупроводниковые лазеры (910нм) мезаполосковой конструкции со сверхширокой излучающей апертурой на основе туннельно-связанных гетероструктур InGaAs/AlGaAs/GaAs // Квантовая электроника (2022 г.)
Слипченко С.О., et al. Квазинепрерывные мощные полупроводниковые лазеры (1060нм) со сверхширокой излучающей апертурой // Квантовая Электроника (2022 г.)

2022 год

Slipchenko S.O. et al. Multiple increase in the radiative efficiency of 1060-nm laser diodes based on heterostructures with tunnel-coupled injection and a single waveguide mode // Optics Letters (2023 г.)
Slipchenko S. et al. Basics of surface reconstruction during selective area metalorganic chemical vapour-phase epitaxy of GaAs films in the stripe-type ultra-wide window // Appl. Surf. Sci. 2022. Vol. 588. P. 152991. https://doi.org/10.1016/j.apsusc.2022.152991
Slipchenko S.O. et al. Stable Lateral Far Field of Highly Dense Arrays of Uncoupled Narrow Stripe Ridge Waveguide 1060 nm Lasers // J. Light. Technol. 2022. Vol. 40, № 9. P. 2933-2938. https://doi.org/10.1109/JLT.2022.3144663
Golovin V.S. et al. Systematic Optimization of QW Semiconductor Laser Design for Subnanosecond Pulse Generation by Gain Switching // J. Light. Technol. 2022. Vol. 40, № 13. P. 4321-4325. https://doi.org/10.1109/JLT.2022.3159574
Слипченко С.О. et al. Анализ ватт-амперных характеристик мощных полупроводниковых лазеров (1060 нм) в рамках стационарной двумерной модели // Квантовая Электроника. 2022. Vol. 52, № 4. P. 343-350. http://mi.mathnet.ru/qe18015
Шашкин И.С. et al. Исследование динамики разогрева в квазинепрерывном режиме активной области мощных полупроводниковых лазеров (λ = 1060 нм) со сверхширокой излучающей апертурой ( 800 мкм ) // Квантовая Электроника. 2022. Vol. 52, № 9. P. 794-798. http://mi.mathnet.ru/qe18107
Слипченко С.О. et al. Источник мощного импульсного лазерного излучения (1060нм) с высокой частотой повторения на основе гибридной сборки линейки лазерных диодов и 2D массива опто-тиристоров, как высокоскоростного токового ключа // Квантовая Электроника (2023 г.)
Слипченко С.О. et al. Квазинепрерывные микролинейки мощных полупроводниковых лазеров (λ=976нм) с увеличенной длиной резонатора на основе асимметричных гетероструктур с широким волноводом // Квантовая Электроника (2023 г.)
Подоскин А.А. et al. Лазерные диоды (850нм) на основе асимметричной AlGaAs/GaAs гетероструктуры с объемной активной областью для генерации мощных суб-нс оптических импульсов // Квантовая Электроника (2023 г.)
Слипченко С.О. et al. Мощные лазерные диоды на основе InGaAs(Р)/Al(In)GaAs(P)/GaAs гетероструктур с низкими внутренними оптическими потерями // Квантовая Электроника (2023 г.)
Слипченко С.О. et al. Мощные многомодовые полупроводниковые лазеры (λ=976 нм) на основе асимметричных гетероструктур с расширенным волноводом и пониженной расходимостью в перпендикулярной плоскости // Квантовая Электроника (2023 г.)
Слипченко С.О. et al. Оптимизация параметров резонатора мощных полупроводниковых лазеров InGaAs/AlGaAs/GaAs (λ=1060нм) для эффективной работы при сверхвысоких импульсных токах накачки // Квантовая Электроника (2023 г.)
Золотарев В.В. et al. Селекция мод латерального волновода для реализации одномодового режима работы лазеров с распределенным брэгговским зеркалом // Квантовая Электроника. 2022. Vol. 52, № 10. P. 889-894. http://mi.mathnet.ru/qe18123
Расширенные тезисы
1. Gavrina P.S. et al. Effect of current localization on the output optical power in high-power laser-thyristors based on AlGaAs/GaAs/InGaAs heterostructures // 2022 International Conference Laser Optics (ICLO). IEEE, 2022. P. 1-1. https://doi.org/10.1109/ICLO54117.2022.9839936
2. Bobretsova Y.K. et al. Experimental Research of Optical Absorption in Semiconductor Laser Waveguide Layers // 2021 27th International Semiconductor Laser Conference (ISLC). IEEE, 2021. P. 1-2. https://doi.org/10.1109/ISLC51662.2021.9615651
3. Shashkin I.S. et al. Far field dynamics of strongly coupled narrow stripe ridge-waveguide laser arrays (1060 nm) // 2022 International Conference Laser Optics (ICLO). IEEE, 2022. P. 1-1. https://doi.org/10.1109/ICLO54117.2022.9840046
4. Golovin V.S. et al. Gain switching sub-ns pulse laser diode optimization for time-of-flight laser rangefinding // 2022 International Conference Laser Optics (ICLO). IEEE, 2022. P. 01-01. https://doi.org/10.1109/ICLO54117.2022.9839888
5. Veselov D. et al. Heterostructure Designs for High-power 1450 nm Lasers // 2021 27th International Semiconductor Laser Conference (ISLC). IEEE, 2021. P. 1-2. https://doi.org/10.1109/ISLC51662.2021.9615700
6. Podoskin A.A. et al. High fill-factor kW-level tunnel-coupled diode laser bar (λ=910nm) for 100-ns pulse sources // 2022 International Conference Laser Optics (ICLO). IEEE, 2022. P. 1-1. https://doi.org/10.1109/ICLO54117.2022.9839763
7. Slipchenko S.O. et al. High-power laser diodes with multiplied efficiency based on single transverse mode multi-junction heterostructures // 2022 International Conference Laser Optics (ICLO). IEEE, 2022. P. 1-1. https://doi.org/10.1109/ICLO54117.2022.9839745
8. Slipchenko S. et al. High-power pulsed (100 ns) laser sources (900 nm) based on epitaxially integrated heterostructures with tunnel p-n junctions // 2021 27th International Semiconductor Laser Conference (ISLC). IEEE, 2021. P. 1-2. https://doi.org/10.1109/ISLC51662.2021.9615693
9. Slipchenko S.O. et al. High-power ridge-waveguide laser diodes and highly dense arrays with stable lateral far field based on them (1060nm) // 2022 International Conference Laser Optics (ICLO). IEEE, 2022. P. 1-1. https://doi.org/10.1109/ICLO54117.2022.9839740
10. Slipchenko S. et al. Integral and hybrid approaches for high-power laser pulse generation (900-1060nm) by semiconductor heterostructures with electrical bistability // 2021 27th International Semiconductor Laser Conference (ISLC). IEEE, 2021. P. 1-2. https://doi.org/10.1109/ISLC51662.2021.9615866
11. Zolotarev V.V. et al. Lateral mode selection in a surface DBR ridge-waveguide laser diode // 2022 International Conference Laser Optics (ICLO). IEEE, 2022. P. 1-1. https://doi.org/10.1109/ICLO54117.2022.9840220
12. Podoskin A.A. et al. Mode selection in the external cavity of a single-mode lasers microarray (1060nm) // 2022 International Conference Laser Optics (ICLO). IEEE, 2022. P. 1-1. https://doi.org/10.1109/ICLO54117.2022.9839768

Конференции

Полученные научные результаты были представлены на ведущих мировых конференциях

SPIE Photonics West 2020 San Francisco, California, United States 1 - 6 February 2020
1. "Pulse laser diode modules for high-power, high-frequency operation» (oral)
2. "Hybrid vertically integrated thyristor-semiconductor laser assemblies for generating ns laser pulses» (poster)
3. "Energy balance model of high-power semiconductor lasers at high-pumping current» (oral)
4. "Single-mode AlGaAs/InGaAs/GaAs lasers with a ultra narrow waveguide heterostructure» (poster)
5. "High-power semiconductor lasers with surface diffraction grating (1050nm)» (poster)
6. "High-power 1020-1080nm tunable laser diodes based on Littrow geometry external resonator» (poster)
7. "High-power laser diodes with ultra-narrow waveguides for pulse operation» (oral)
8. "Energy barrier layers for high-power semiconductor lasers of 1550 nm spectral range» (oral)
VII Международный симпозиум по когерентному оптическому излучению полупроводниковых соединений и структур» Москва 18-20 ноября 2019г.
1. "Импульсные и непрерывные лазерные диоды и модули 800-1600нм диапазона длин волн» приглашенный доклад Пихтина Н.А.
2. "Интегральный и гибридный подход для генерации мощных лазерных импульсов многопереходными AlGaAs/GaAs гетероструктурами» приглашенный доклад Слипченко С.О.
3. "Effect of temperature on the quantum well laser characteristics» приглашенный доклад Соколова З.Н.
19th International Conference Laser Optics ICLO 2020 2-6 November, 2020 St.Petersburg, Russia
Устные доклады:
1. "High-power narrow-stripe semiconductor lasers (1060 nm) at ultrahigh pump levels»
2. "Numerical study of light-current characteristics of laser diode with an ultrathin waveguide under high drive current using the ebergy balance model»
Стендовые доклады:
1. "Laser/heterothyristor hybrid assemblies based on AlGaAs/GaAs heterostructures for high-power and ns-laser-pulse-width operation»
2. "Laser heterostructures with a broadened MQW waveguide for high-power and sub-ns-laser-pulse-width operation»
3. "Design of semiconductor lasers for generation of high-power sub-ns laser pulses in the gain switching mode»
4. "Single mode narrow spectrum DBR laser (1040nm)»
5. Near field dynamics of a 1060 nm single-mode laser diode based on InGaAs/AlGaAs/GaAs»
6. "Near field dynamics of a 1060 nm single-mode laser diode based on InGaAs/AlGaAs/GaAs»
7. "Study of InGaAs/AlGaAs/GaAs semiconductor lasers with a buried mesa»
8. "Binary Operating Characteristics in Quantum Well Lasers»
XIV Международный симпозиум «Нанофизика и наноэлектроника» 10 - 13 марта 2020 г., Нижний Новгород
1. Соколова З.Н., Пихтин Н.А., Слипченко С.О., Асрян Л.В. «Температурная зависимость характеристик полупроводниковых лазеров на квантовых ямах» (устный доклад)
2. С.О. Слипченко, О.С. Соболева, Н.А. Пихтин «Эффекты ограничения пиковой оптической мощности полупроводниковых лазеров при сверхвысоких уровнях возбуждения» (постер)
VIII Международный симпозиум по когерентному оптическому излучению полупроводниковых соединений и структур (КОИПСС 2021), 23-25 ноября 2021г., Москва, Россия

Устные приглашенные доклады:
1. С.О. Слипченко «Мощные полупроводниковые одномодовые лазеры и линейки на их основе с высокой стабильностью латерального дальнего поля»
2. З.Н. Соколова «Влияние геометрии квантово-размерных лазеров на их характеристики»
Стендовые доклады:
1. «Дефлектор лазерного луча на основе гетероструктуры с квантовыми ямами и с поверхностной брэгговской решеткой»
2. «Стеки мощных импульсных (100нс) полупроводниковых лазеров кВт уровня пиковой мощности (1060нм) на основе полосковых конструкций со сверхширокой апертурой (800мкм)»
3. «Новая конструкция вертикального волновода мощных импульсных излучателей, основанная на гетероструктуре с туннельными переходами»
4. «Исследования динамики разогрева активной области мощных полупроводниковых лазеров (1060нм) со сверхширокой излучающей апертурой (800мкм)»
5. «Динамика морфологии поверхности и оптические характеристики InGaAs/AlGaAs/GaAs структур, выращенных селективной эпитаксией»
6. «Мощные импульсные полупроводниковые лазеры для дальномерных применений»
7. «Мощные импульсные лазерные диоды интегрированные с платами накачки»
27th International Semiconductor Laser Conference, 10-14 Октября 2021г., Potsdam, Germany
Стендовые доклады:
1. «Heterostructure Designs for High-power 1450 nm Lasers»
2. «Experimental Research of Optical Absorption in Semiconductor Laser Waveguide Layers»
3. «Integral and hybrid approaches for high-power laser pulse generation (900-1060nm) by semiconductor heterostructures with electrical bistability»
4. «High-power pulsed (100 ns) laser sources (900 nm) based on epitaxially integrated heterostructures with tunnel p-n junctions»
CLEO/EUROPE-EQEC 2021, 21-25 Июня 2021г., Munich, Germany
1. «High-power pulsed semiconductor lasers (905 nm) with an ultra-wide aperture (800 μm) based on epitaxially integrated triple heterostructures»
7 научная конференция «Электронная компонентная база и микроэлектронные модули » Республика Крым, г. Алушта, 2021 г.
1. Слипченко С.О., Подоскин А.А., Веселов Д.А., Пихтин Н.А., Копьев П.С. «Мощные полупроводниковые лазеры для задач радиофотоники»
2022 INTERNATIONAL CONFERENCE LASER OPTICS (ICLO 2022) 22-24 Июня 2022г. Санкт-Петербург
Устные доклады:
1. Слипченко С.О. «High-power laser diodes with multiplied efficiency based on single transverse mode multi-junction heterostructures»
2. Подоскин А.А. «High fill-factor kW-level tunnel-coupled diode laser bar (λ=910 nm) for 100-ns pulse sources»
Стендовые доклады:
1. «High-power ridge-waveguide laser diodes and highly dense arrays with stable lateral far field based on them (1060nm)
2. «Gain switching sub-ns pulse laser diode optimization for time-of-flight laser range-finding»
3. «Far field dynamics of strongly coupled narrow stripe ridge-waveguide laser arrays (1060 nm)»
4. «Lateral mode selection in a surface DBR ridge-waveguide laser diode»
5. «Mode selection in the external cavity of a single-mode lasers microarray (1060nm)»
6. «Effect of current localization on the output optical power in high-power laser-thyristors based on AlGaAs/GaAs/InGaAs heterostructures»
Всероссийская конференция «Неделя науки ФизМех» Политехнический университет Петра Великого, 4-9 апреля 2022 года Санкт-Петербург
Стендовые доклады:
1. Рыбкин А.Д. «Исследование динамики разогрева активной области мощных полупроводниковых лазеров (1060 нм) со сверхширокой излучающей апертурой»
2. Ризаев А.Э. «Оптимизация конструкции полупроводниковых одномодовых РБЗ лазеров и исследование латеральной модовой селекции»
LSES Minsk 2022, 23 - 27 мая 2022 г., Минск, Беларусь
Приглашенные доклады:
1. С.О. Слипченко «Мощные одномодовые лазеры и линейки на их основе для спектрального диапазона 1040-1080 нм»
2. С.О. Слипченко «Мощные импульсные полупроводниковые лазеры (1030 нм) с кратным увеличением излучательной эффективности, на основе расширенного волновода с интегрированными туннельными переходами»
Устные доклады:
1. А.А. Подоскин «Селекция мод во внешнем резонаторе для микролинейки одномодовых лазеров (1060нм)»
2. З.Н. Соколова «Два порога и два режима генерации в полупроводниковых лазерах на квантовых ямах»
Стендовые доклады:
1. «Селекция модового состава латерального волновода полупроводникового РБЗ лазера»
2. «Оптимизация конструкции лазерных диодов для генерации субнаносекундных импульсов в режиме модуляции усиления»
3. «Линейки мощных полупроводниковых лазеров для генерации 100нм импульсов кВт диапазона, на основе туннельно-связанных гетероструктур (910нм)»
4. «Дальнее поле линеек одномодовых лазеров (1060нм) с сильной оптической связью между излучателями»
5. «Исследование тепловых свойств мощных полупроводниковых лазеров ближнего ИК-диапазона»
XV Российская конференция по физике полупроводников. Нижний Новгород, 3-7 октября 2022 г.
Устные доклады:
1. С.О. Слипченко «Импульсные источники лазерного излучения кВт уровня на основе линеек полупроводниковых лазеров»
2. З.Н. Соколова «Особенности генерации излучения в полупроводниковых лазерах на квантовых ямах»
Стендовые доклады:
1. «Оптическая связь в линейках латеральных одномодовых волноводов и ее влияние на динамику модовой структуры лазерных источников (1060нм) на их основе»
2. «Импульсные суб-нс источники лазерного излучения на основе GaAs/AlGaAs лазерных гетероструктур с объёмной активной областью»
3. «Модовая селекция во внешнем резонаторе для линеек одномодовых лазеров на длину волны 1060нм.»
4. «Увеличение апертуры излучения одномодовых полупроводниковых РБЗ лазеров»
5. «Сравнительный анализ излучательных характеристик мощных полупроводниковых лазеров (1060 нм) в рамках стационарных 1D и 2D моделей с учетом транспорта носителей»
Российская конференция по микроэлектронике ЭКБ и микроэлектронные модули 2022, 2-8 октября 2022г. Роза Хутор Россия
Устный доклад:
1. С.О. Слипченко «Одномодовые лазерные диоды (900-1100нм) и оптоволоконные модули на их основе»
Международная конференция ФизикА.СПб/2022, 17-21 октября 2022 Санкт-Петербург
Стендовые доклады:
1. «Исследования разогрева активной области мощных полупроводниковых лазеров (1060 нм), работающих в квазинепрерывном режиме»
2. «Импульсные источники на основе вертикальных сборок линеек полупроводниковых лазеров (1060нм) и опто-тиристорных токовых ключей с длительностью более 200нс»
3. «Исследование тепловых свойств мощных полупроводниковых лазеров ближнего ИК-диапазона»
7-симпозиум Полупроводниковые лазеры: физика и технология, 29 ноября - 2 декабря 2022г Санкт-Петербург
Устный доклад:
1. Ризаев А.Э. «Температурные характеристики порогового тока полупроводниковых лазеров с различным дизайном гетероструктур (λ=970нм)»
Стендовый доклад:
1. «Математическое моделирование характеристик мощных полупроводниковых лазеров на основе GaAs»
2. «Исследования температурных зависимостей излучательных характеристик микролинеек лазерных диодов (976 нм), работающих в квазинепрерывном режиме»
3. «Мощные полупроводниковые лазеры на основе асимметричных GaAs/AlGaAs/InGaAs гетероструктур с пониженной расходимостью в перпендикулярной плоскости (976нм)»
4. «Моделирование коэффициента отражения зеркала полупроводникового лазера»
5. «Учет неоднородности скорости осаждения слоя по радиусу подложки при моделирование селективного роста при использовании МОС-гидридной эпитаксии»
6. «Исследование и моделирование роста твердых растворов AlGaAs, полученных селективной эпитаксией в широких окнах.»

Школа-Конференция

Коллективном ежегодно проводится международная школа-конференция для молодых ученых. Приглашаются лекторы — ведущие специалисты из разных стран (Россия, Германия, Великобритания, Белоруссия и США). В рамках школы обсуждаются самые последние достижения в области физики и технологии различных типов полупроводниковых лазеров.

В 2021 году участвовало 12 лекторов и более 40 молодых участников до 35 лет. Были представлены две лекции по квантово-каскадным лазерам (ККЛ) — полупроводниковым лазерам, излучающим в средней и дальней инфракрасной области электромагнитного спектра. Две лекции были посвящены вертикально-излучающим лазерам (VCSEL), которые используются для скоростной передачи данных. Большой интерес вызвала лекция чл.-корр. РАН А.Е. Жукова «Инжекционные микролазеры с квантовыми точками и их интеграция с кремнием». Также были лекции «Полупроводниковые наногетероструктуры для мощных интегрированных лазерных излучателей», «Условно безопасные лазеры. Что это такое?», «Полупроводниковые фотоприёмники для ближнего и среднего ИК диапазонов спектра», «Генерация наносекундных (~ 10 нс) импульсов высокой мощности лазерами длинноволнового диапазона с асимметричным волноводом, объёмным активным слоем и небольшой длиной резонатора: теория и эксперимент», «Связанные состояния в континууме в фотонике» и «Лазеры с асимметричными барьерными слоями: эффекты прямого и непрямого захвата носителей заряда в излучающее основное состояние в квантовых точках». Таким образом, в рамках школы были представлены практически все широко востребованные конструкции полупроводниковых лазеров, были представлены теоретические, экспериментальные и технологические аспекты.

Фотографии, сделанные во время проведения школы в 2021 году

На лекции А.В. Бабичева	Участники школы
На лекции А.Е. Жукова	Участники школы

В 2022 году участвовало 15 лекторов и более 55 молодых участников до 35 лет. Во время работы школы были представлены лекции как общеобразовательного характера, так и касающиеся последних достижений в области физики и технологии полупроводниковых лазеров различных спектральных диапазонов. Были представлены последние достижения в области мощных полупроводниковых лазеров (лекции «Мощные полупроводниковые лазерные диоды спектрального диапазона 900-1100 нм. Основные подходы повышения яркости лазерного излучения» и «Мощные полупроводниковые лазеры (λ = 770-980 нм) на основе различных систем материалов: сравнение и анализ»). Целая секция была посвящена физике и эпитаксиальной технологии квантово-каскадных лазеров («Новые зонные дизайны квантово-каскадных лазеров терагерцового диапазона», «Квантово-каскадные лазеры среднего ИК диапазона», «Выращивание лазерных структур на основе HgCdTe»). Были представлены современные достижения в физике лазеров на основе соединений HgTe/HgCdTe («Лазеры на основе гетероструктур с квантовыми ямами HgCdTe с полосковыми и микродисковыми резонаторами», «Вертикально излучающий лазер дальнего ИК диапазона на основе структуры с квантовыми ямами HgTe»). Тематика синих и ультрафиолетовых излучателей была представлена докладом «Молекулярно-пучковая эпитаксия n++ GaN:Si, оптические и электрические свойства». Ряд докладов был посвящен новым и перспективным направлениям развития фотонных схем, в том числе в области кремневой фотоники («Источники фотонов на основе квантовых точек», «Фотонная вычислительная машина. Оптические логические элементы», «Микро - и нанорезонаторы на светоизлучающих SiGe гетероструктурах»). Был представлен доклад, посвященный применению лазерных источников в области медицины «Лазерные аппараты для хирургии и силовой лазерной терапии на основе полупроводниковых и волоконных лазеров. Медицинские технологии на их основе». Отдельно затрагивалась тематика высокоскоростных вертикально излучающих лазеров («Когерентно-связанные вертикально-излучающие лазеры»). К общеобразовательным лекциям относится лекция академика РАН Р.А. Суриса «Лазеры с распределенной обратной связью: наши исходные идеи и кое-что вокруг этого», и лекция И.Н. Завестовской «Н.Г. Басов — выдающийся русский Ученый и Учитель. К столетию со дня рождения», посвященой работам основоположника современной квантовой электроники, Нобелевскому лауреату Н.Г. Басову, столетие которого широко отмечается в эти дни. Таким образом, в рамках школы были затронуты все актуальные направления развития полупроводниковой фотоники.