Proceedings - Viện Vật lý

Advances _________________________________________________________________________________in Optics, Photonics, Spectroscopy and Applications. Aug. 2006, Cantho, Vietnamgiả thích như sau. Sự phụ thuộc của ngưỡng phát laser vào nhiệt độ được cho bởicông thức [2] I 0expTthT I (1) trong đó I Tth là giá trị dòng ngưỡng tại nhiệt độ0 T, T 0 : nhiệt độ đặc trưng cho vật liệu bán dẫn; I 0 là hằng số. Khi bơm laser bằngdòng xung với độ rông xung = 4s, thời gian làm việc của xung 1:50 hay thời gianlàm việc của laser nhỏ hơn thời gian nghỉ của nó 50 lần, nên nhiệt độ sinh ra dodòng bơm ảnh hưởng lên sự phát laser không đáng kể. Vì vậy có thể coi dòngngưỡng laser và công suất phát quang ra ở chế độ xung là thực. Tuy nhiên, khi bơmlaser bằng dòng liên tục lượng nhiệt sinh ra tại lớp tích cực của laser lớn hơn rấtnhiều so với chế độ bơm xung nên nhiệt độ của laser trong trường hợp này lớn hơndẫn đến ngưỡng phát laser ở chế độ liên tục cũng lớn hơn ngưỡng phát laser ở chếđộ xung. Tuy nhiên sự chênh lệch dòng ngưỡng ở hai chế độ này không đáng kể (20mA) vì dòng bơm còn thấp. Khi dòng bơm lớn hơn dòng ngưỡng, công suất phátlaser tăng nhanh theo dòng bơm, tuy nhiên công suất quang thu được ở chế độ xunglớn hơn so với chế độ liên tục. Sự chênh lệch công suất P P 2P(P 1 : công suất1quang ở dòng xung, P 2 : công suất quang ở dòng liên tục) được chỉ ra ở đường 3. Sửdụng công thức sự phụ thuộc dòng ngưỡng laser vào nhiệt độ và công thức về hiệusuất vi phân, ta có đặc trưng công suất quang phụ thuộc dòng kích được xác địnhtheo công thức sau [3] R thI Vd IRs P RthI Vd IRs P P expxI I expdth (2) T1 T0trong đó P: công suất quang, I: dòng kích, R s : các giá trị điện trở, V d : giá trị thếchạy trong chuyển tiếp p-n; R th : điện trở nhiệt, d : hiệu xuất vi phân ở 20 0 C, T 0 , T 1 :giá trị nhiệt độ tại ngưỡng phát và tại giá trị d . Công thức (2) chỉ ra rằng việc tăngnhiệt độ tại miền tích cực là do điện trở nhiệt R th mà giá trị này lại tăng khi dòngbơm CW qua laser tăng [3]. Như vậy ở giá trị điện trở nhiệt cao hơn không nhữnglàm tăng nhiệt độ của miền tích cực mà còn làm giảm công suất quang lối ra. Nhưtrong hình 6 ta thấy khi dòng bơm tăng, điện trở nhiệt tăng làm cho nhiệt độ miềntích cực tăng mạnh và làm giảm hiệu suất biến đổi quang dẫn đến công suất quanglối ra giảm mạnh. Điều này giải thích vì sao công suất quang lối ra khi đo ở chế độliên tục nhỏ hơn ở chế độ xung. Với các laser sau khi packaging (hình 2), chúng tôithấy rằng khi dòng bơm qua laser lến đến 1,5A thì nhiệt độ trong miền tích cực cóthể lên đến 70 0 C.Vậy để laser công suất cao ứng dụng được trong thực tế, bước công nghệpackaging (hàn gắn) chip laser rất quan trọng. Thực hiện tốt bước công nghệ nàykhông những làm cho linh kiện hoạt động tốt, ổn định mà còn tăng tuổi thọ chochúng.4. Kết luậnTừ các kết quả nghiên cứu về cấu trúc phổ laser, sự dịch phổ theo nhiệt độ,công suất quang lối ra theo dòng bơm xung và liên tục cho thấy khả năng thực hiệncông nghệ packaging các chip laser công suất cao ở Việt Nam rất khả quan. Cáclaser này có thể sử dụng trong các ứng dụng thực tế ở chế độ xung trong dải nhiệt265