Полосковые гетеролазеры

Полосковым лазером называют инжекционный гетеро лазер в котором активная область выполнена в виде узкой полоски Такая конструкция обеспечивает уменьшение рабочего тока (при неизменном Лор) эффективную селекцию поперечных мод в на правлении, параллельном переходу, и устойчивую работ: лазера.

Верхний омический контакт напыляется на всю структуру. Такая многослойная структура создается на всей площади подложки. Затем из этой структуры параллельно полосковым контактам нарезаются полосы шириной 200...300 мкм, из которых затем методом скола по плоскостям выкалываются рабочие лазерные структуры.

Эти структуры напаиваются на массивный держатель, выполняющий роль тепло отвода и служащий омическим контактом к области. Верхний контакт также . делается достаточно массивным для улучшения тепло отвода. Иногда всю структуру помещают на термоэлектрический холодильник. Для достижения наилучших характеристик лазера необходимо обеспечить электронное и оптическое ограничения не только в направлении но и в плоскости w перехода в направлении х, т. е. создать нитевидную структуру.

В первом случае полосковая геометрия создается путем бомбардировки протонами всей площади, за исключением контактной полости. Бомбардировка производится на ускорителе на глубину, немного не доходящую до активного слоя. Облучение протонами создает дефекты в материале, в результате чего эта область становится высокоомной и рабочий ток идет только через необлученную полоску.

Гетеролазеры с раздельным электронным и оптическим ограничением: Для уменьшения рабочего тока ДГС лазера необходим уменьшать толщину активной области d. Однако при d Xjn этому препятствует увеличение потере вызванных просачиванием света в низкоомные области эмиттеров, и уменьшение коэффициента удержания света £.

Чтобы уменьшить оба этих эффекта, необходимо разделит области электронного и оптического ограничения, помести п сверхтонкий активный слой толщиной d X внутрь более толстого слоя толщиной DmXjn. Этот слой играет двоякую роль. Во-первых, он являет ся оптическим волноводом и осуществляет оптическое ограничение. Во-вторых, он служит своего рода резервуаром для неравновесных носителей, откуда они поступают в активную область толщиной d D.

Учитывая, что при генерации врем жизни неравновесных носителей в активной области резко уменьшается за счет вынужденных переходов, последнее обстоятельство является достаточно важным. Локализация носителей в слое D увеличивает вероятность их захвата в активную область. Расчеты проведены для Я = 1,55 мкм. Для успешной работы РОДГС лазера уменьшение £ при уменьшении d должно компенсироваться ростом показателя усиления в активном слое.

Полупроводниковые лазеры с электронной и оптической накачкой: Возбуждение люминесценции в полупроводниках при воздействии на них быстрыми электронами (катодолюминесценция) хорошо известно и широко используется в телевизионных электронно-лучевых трубках: электроны, ускоренные электрическим полем, бомбардируют экран (мишень), на который нанесен слой люминофора.
Читать дальше...

Рабочий режим триода

Рабочий режим триода определяется значениями трех напряжений: напряжения накала Uf, сеточного Ug и анодного 17а. Параметры триода зависят от величины этих напряжений, и для выбора лампы, эффективно работающей в заданной схеме, нужно знать характер этой зависимости. Во время работы лампы напряжение накала остается обычно постоянным и равным номинальному для нее значению, при котором катод накален по всей поверхности, так что влиянием охлаждающих выводов можно пренебречь.

При этом действующая поверхность анода приблизительно равна его геометрической поверхности, а крутизна характеристики имеет максимальное значение. Коэффициент усиления вообще практически не зависит от напряжения накала. Следовательно, такой режим работы и является оптимальным с точки зрения выбора напряжения накала.

Работать при перекале катода не следует, так как это ведет к значительному сокращению срока службы лампы. Особенно важными являются зависимости параметров триода от напряжения сетки. Как мы увидим дальше, выбором сеточного напряжения определяется класс работы триода в усилительной или генераторной схеме. Как видно из кривых, коэффициент усиления почти не зависит от сеточного напряжения, оставаясь все время постоянным, и несколько уменьшается лишь при больших отрицательных напряжениях Ug и при переходе к режиму насыщения.

В частном случае это сопротивление может быть чисто омическим (Za Ra). Следовательно, в рабочем режиме триода изменения анодного тока зависят от совместного действия переменных потенциалов анода и сетки. При этом рабочие характеристики и параметры лампы, включенной в цепь, отличаются от статических характеристик и параметров лампы, определяемых при условии ?д 0, так как они характеризуют уже не одну лампу, а всю электрическую цепь, в которую эта лампа включена, и зависят от рода и величины всех электрических элементов этой цепи омических сопротивлений, емкостей и самоиндукций.

Режим, при котором UB постоянно, а анодное напряжение изменяется при работе лампы с нагрузкой в анодной цепи, является рабочим режимом, часто неточно называемым динамическим режимом. Рабочая (динамическая) анодно-сеточная характеристика 1а = ( ), снятая при чисто омической нагрузке в анодной цепи, имеет вид, подобный статической характеристике, но она всегда идет более полого, т. е. крутизна ее меньше.

Это происходит потому, что при увеличении потенциала сетки Ug анодный ток увеличивается и одновременно увеличивается падение напряжения в нагрузке, что вызывает уменьшение анодного напряжения и соответствующее этому уменьшение анодного тока. Крутизна рабочей характеристики при этом получится тем меньшей, чем большее сопротивление включено в анодную цепь. Разные точки рабочей характеристики. Ia f(U) соответствуют значениям анодного тока при различных анодных напряжениях, поэтому такую характеристику можно представить в семействе статических анодно-сеточных характеристик, как результат перехода рабочей точки с одной кривой этого семейства на другие, причем при увеличении анодного тока рабочая точка перемещается вправо и вверх, переходя на характеристики с меньшим анодным напряжением. Если в анодную цепь включена комплексная нагрузка Za, имеющая активную Ra и реактивную Ха составляющие, то ход сеточной характеристики д= (£ д) оказывается более сложным.
Читать статью

Классическая теория Гельмгольца

При рассмотрении электрокинетических явлений Гельмгольц исходил из следующих упрощающих предположений: двойной электрический слой можно представить в виде плоскопараллельного конденсатора, внутренняя обкладка которого образована зарядами твердого тела, внешняя зарядами, локализованными в жидкости; толщина этого конденсатора, имея размеры близкие к молекулярным, такова, что ДС включает несколько молекулярных слоев и он значительно меньше радиуса капилляра;

Слой молекул жидкости, непосредственно прилегающий к твердой поверхности, при электрокинетических явлениях остается неподвижным, тогда как следующие слои сано обычными уравнениями гидродинамики; стенка является изолятором, а жидкость обладает свойством электролитической проводимости; задаваемая извне разность потенциалов суммируется как аддитивная величина с перепадом потенциала в двойном слое.

Это означает, что внешнее поле не деформирует ДС, не нарушает его равновесного строения, несмотря на то, что внешнее поле обеспечивает непрерывное перемещение заряженного слоя жидкости вдоль поверхности. Физическая предпосылка, оправдывающая эту идеализацию, состоит в следующем. Хотя внешнее поле непрерывно смещает ДС от строго равновесного состояния, взаимодействие между обкладками ДС столь велико, что равновесие в ДС успевает восстановиться.

Направление возникающего электрического поля при одном и том же направлении фильтрации жидкости для всех этих материалов совпадало. При изменении направления фильтрации изменялось и направление электрического поля.

Как и в случае электроосмоса, добавление кислот или солей уменьшало, а соответственно добавление дистиллированной воды или алкоголя увеличивало эффект. Было также установлено, что потенциал течения возникает лишь в присутствии диафрагмы и что он не зависит от размеров диафрагмы (ее сечения и толщины) и количества фильтруемой жидкости.

Как и в случае электроосмоса, была установлена линейная зависимость между объемной скоростью фильтрации и возникающей разностью потенциалов. Таким образом, характеристикой эффекта является отношение разности потенциалов к объемной скорости фильтрации. Эта характеристика в ряде исследованных Квинке материалов изменялась почти на три порядка.

Поскольку причиной электроосмоса является силовое воздействие электрического поля на заряженный слой жидкости, граничащий с поверхностью твердого тела, ясна принципиальная возможность наблюдения электроосмоса не только в случае пористой диафрагмы, но и в случае единичного капилляра. Между тем, последний случай представляется наиболее интересным, так как эффект здесь реализуется в наиболее простых условиях, что должно существенно облегчить создание количественной теории.

Действительно, открытие и исследование Квинке (1861) электроосмоса в единичном капилляре в дальнейшем стимулировало разработку теории электрокинетических явлений Гельмгольцем. В случае единичного капилляра методически более удобным оказалось изучение не собственно стационарного электроосмоса, а высоты электроосмотического подъема жидкости в наклонном капилляре, которую измеряли с высокой точностью с помощью микроскопа.
Классическая теория