【正文】 電子能夠沿著薄膜的平面內(nèi)自由運動,電子的自由度變成2,其態(tài)密度呈臺階函數(shù)曲線。與此相比,在量子線和量子點中,電子的自由度分別變成1和0。尤其是在量子點結(jié)構(gòu)中,電子已不能自由運動了。隨著自由度趨向于0,電子的態(tài)密度分布形狀將越尖銳。它引起的結(jié)果是電子能級分布與增益譜集中,因此對相同的載流子濃度,自由度減少,增益峰值就變高,而使閾值電流明顯下降。據(jù)理論預(yù)測,量子點LD的閾值電流可低于1μA。另一方面,由于態(tài)密度尖銳化,伴隨溫度上升由費米函數(shù)引起的增益擴張得以抑制,這等于抑制了閾值電流的溫度依賴性,提高了特征溫度系數(shù)T0。量子限制效應(yīng)還使LD的調(diào)制帶寬和光譜線寬等動態(tài)特性大幅度改善。因微分增益g由于量子效應(yīng)而增大(g的平方根與弛豫振蕩頻率f r成正比,線寬增強因子α由于量子效應(yīng)而下降。量子線和量子點激光器80年代完成理論研究,90年代進入廣泛工藝實施階段。國外有大量公司、研究所和院校在進行該領(lǐng)域的研究。為了實現(xiàn)室溫下量子線或量子點LD CW工作,線尺寸必須減少到20nm以下,而且尺寸誤差必須十分小。這對微細加工技術(shù)提出了嚴峻的挑戰(zhàn)。目前的試制技術(shù)大致分成兩類:微細加工與晶體生長法。前者可以是電子束、聚焦離子束、X射線光刻和掩模。后者有橫向生長、傾斜襯底臺階氣相生長、激光輔助原子束外延(AL E生長等。微細加工技術(shù)使用最廣的是先在襯底刻蝕出溝槽(Ⅴ形,然后進行選擇性生長線結(jié)構(gòu)。貝爾通信研究所(Bellcore最早采用,獲80nm量子線和013mA閾值電流,東工大、韓國大學(xué)、中科院等均用這種技術(shù)獲得60~80nm寬量子線。晶體生長法,最近幾年來自組織法使用最廣。它是1993年,日本N TT公司的第 12 卷第 4 期 光電子技術(shù)與信息 1999 年 8 月 天明二郎等人用 MOV PE 在 GaAs 襯底上生 長 In GaAs/ Al GaAs 量子阱過程中 , 偶然發(fā) 現(xiàn)的納米尺寸自組織現(xiàn)象。在(311 B 襯 底上 , 生長 In GaAs 薄膜后 , 在高溫下中斷 幾分鐘 , 便在內(nèi)部自動形成 100 nm 以下尺 寸的應(yīng)變量子點。它比人工法形成的低維化 結(jié)構(gòu)顯示出更優(yōu)良的晶格質(zhì)量與界面結(jié)構(gòu) , 而且尺寸在 20 ～ 100 nm 范圍可控制 , 是目 前最有前途的量子點形成技術(shù)。N T T、富 士通公司、密執(zhí)安大學(xué)、柏林大學(xué)等都用這 種技術(shù)研制了量子點激光器 , 尺寸最小在 20 nm 以下 , N T T 還獲得室溫振蕩成功。目前量子線和量子點激光器仍處于基礎(chǔ) 研究階段 , 還有許多技術(shù)問題 , 但它必將成 為下世紀新一代高性能 LD。大功率中紅外(3 ～ 5 μm LD 是目前 急需的半導(dǎo)體光源 , 它在紅外對抗、紅外照 明、激光雷達、大氣窗口自由空間通信、大 氣監(jiān)視和化學(xué)光譜學(xué)等方面有廣泛應(yīng)用前 景。近幾年來 , 中紅外 LD 在工作溫度和輸 出功率提高方面取得了明顯進展 , 主要采用 一般量子阱和新開發(fā)的量子阱結(jié)構(gòu)。在普通 的 QW 結(jié)構(gòu)中(I 型 , 電子和空穴被限制 在相同的層內(nèi)。因 Ga InAsSb 和 Al GaAsSb 能夠形成 I 型能帶對準 , 以有效地限制載流 子并 提 供 良 好 的 光 波 導(dǎo) 2 μm 波 長 , 由 Ga InAsSb 有源層和 Al GaAsSb 限制層構(gòu)成 的 LD 自 80 年代以來獲得廣泛開發(fā) , 在 2 μ m CW 工作高達 400 K , 在 217 μm CW 工 作到 234 K , 在 315 μm 到 175 K , 在 319 μ m 到 128 K。由 1 μm LD 陣列泵浦的 4 μm 激光器在 92 K 產(chǎn)生 2 W 的峰值功率和 240 mW 的平均功率。Ⅱ 型結(jié)構(gòu)的激射作用是 1986 年由前蘇 聯(lián) 科 學(xué) 家 首 次 報 道 的 , 90 年 代 引 入 Ga InSb/ InAs 超晶格。在 Ⅱ 型結(jié)構(gòu)中 , 電子 和空穴被限制在不同的外延層內(nèi) , 光學(xué)躍遷 315 中紅外 LD 選取不受 Sb 化合物限制 , 波長可更長。通 過調(diào)節(jié)不同材料組分和 QW 厚度 , 在 5 ～ 8 μm 工作的級聯(lián)激光器已實現(xiàn)高達 320 K 脈 沖工作和 140 K CW 工作 , 脈沖功率在 300 K 達到 200 mW/ 面。LD 和高性能 LD 的開發(fā) , 下世紀半導(dǎo)體 LD 通過隧道發(fā)生。這種結(jié)構(gòu)的 LD 在 218 和 413 μm 波長之間脈沖工作達 160 K , 最好 性能是 312 μm 獲 255 K 的最大脈沖工作溫 度。Ⅲ 型結(jié)構(gòu)一般是在 QW 中使用內(nèi)子帶 [ 10 ] 躍遷 , 又叫做量子級聯(lián)(QC 激光器。對于 Ⅰ型和 Ⅱ型結(jié)構(gòu) , 在 GaSb 或 InAs 襯 底上生長含 Sb 合金 , 因為它們的禁帶能級 適合用于中紅外激射 , 而內(nèi)子帶激光器的激 射波長由能帶偏移和量子阱厚度決定 , 材料 除上述三種技術(shù)外 , 利用現(xiàn)在十分成熟 的近紅外 LD 作泵浦源 , 不失為獲得中紅外 大功率的有效途徑。1994 年 , 林肯實驗室 用 0194 μm LD 作泵浦源 , 先后通過泵浦 Ga InAsSb/ Al GaAsSb 和 InAsSb/ AlAsSb DH 結(jié)構(gòu) , 在 3～4 μm 波長和 95 K 溫度下獲得 1 ms 脈沖 1 W 以上峰值功率。通過優(yōu)化結(jié) 構(gòu)、改進封裝降低熱阻在 3195 μm、92 K 取得了 2 W 峰值功率和 240 mW平均功率。用 Ⅰ QW 和 Ⅱ 型 型結(jié)構(gòu) , 在 3 ～ 4 μm 也獲 得了 1 W/ 面以上峰值功率。4結(jié)束語半導(dǎo)體激光器在紅光和 115 μm 波段范 圍以內(nèi)的技術(shù)已十分成熟 , 大量的商品器件 將涉足更廣泛的兩用領(lǐng)域 , 保持持續(xù)高速的 市場增長。19 在軍、民兩用的廣大市場上受到歡迎。截止 1997 年底 , 全世界的LD 銷量已超過 211 億 支 , 產(chǎn)值超過 20 億美元 , 占世界整個激光 市場 的 2/ 3 強。隨 著 新 型 波 長(短、長第 12 卷第 4 期 光電子技術(shù)與信息 1999 年 8 月 參考文獻 1何興仁 1 國外激光 , 1993 ,(4 : 1(2 : 123(3 : 306 2 Steele R1 L aser Focus Worl d , 1997 , 33(2 : 84 5 Goutain E et ron L ett , 1996 , 32(10 : 896 6 He X et ron L ett , 1997 , 33(14 : 1221 7 Nakamura S et Japan A ppl Phys , pt 2 , 1997 , 36 : 1059 8 Taniguchi S et ron L ett , 1996 , 32(6 : 552 9 , 1996 , 25(8 : 442～472 10 Sirtori C et ppl Phys L ett , 1996 , 68 : 1745 3 Atlas D A et EEE Photo Techn L ett , 1993 , 15 4 Lingren S et EEE Photo Techn L ett , 1994 , 19 The Status of Development in Diode Lasers and Its Trends He Xi n gren(Chongqi ng O ptoelect ronic Research Instit ute Chongqi ng 400060 AbstractDiode lasers represent t he largest share of t he worldwide laser market , and are used widely in many order to meet to request for higher performance diode lasers next cent ury , far inf rared wavelengt new a generation device quant um dot lasers are being researched and developed wit h an words diode lasers , optical munication , optical memory it ’s develop ment are t rending towards wide bandwidt h , high power , short wavelengt h and mid2(上接第 13 頁 ing for high density data storage and various aspect s associated wit h t his recording technology , , develop ment s of recording medium is crystals。Second , application of two2 p hoton absorption to t hree2 dimension density optical data namely , fiber probe fabrication and characterization , and apert ure2medium separation cont rol Key words holograp hic data storage , two2p hoton absorption , optical near2 field recordingThis article int roduces recent advances in high2density optical data , we will discuss t hree2 dimension holograp hic memory systems , including multiplexed recording met hods such as multi2wavelengt h , multi2 angle , nondest ructive readout met hod , error correction in vol2 ume holograp hic memory systems and lifetimes of t hermally2fixed holograms in p hotoref ractive storage is t his , we will review recent advances in optical near2field record2Recent Advances in High2Density Optical Data Storage W ang W ei w ei M i ng Hai(Department of Physics , University of Science and Technologyof China Hefei230026 Abstract