Indice de refração e guias de ondas em lasers de GaAs

AUTOR(ES)
DATA DE PUBLICAÇÃO

1979

RESUMO

Neste trabalho calculamos a variação das partes real e imaginária do índice de refração complexo, devida à injeção de portadores. Nossos cálculos foram feitos para GaAs tipo p, com uma densidade de , impurezas de: NA = l,5.l018 e ND = 3,1017cm-3. A parte real do índice de refração foi calculada através da absorção e das relações de dispersão de Kramers-Kronig modificadas. No cálculo da absorção foram levados em conta: i ) redução na energia da banda proibida produzida pelos portadores nas bandas; ii ) presença de caudas nas bandas de condução e valência como consequência da elevada concentração de impurezas; iii ) influência dos portadores injetados, nas caudas das bandas e no elemento de matriz das transições. Para injeção acima de n0=1.1018cm-3, nós obtivemos que a variação do índice de refração com a injeção n tinha a forma: DN ~ -An+B(hn), sendo que a constante B depende da energia do fóton e é da mesma ordem do que o termo -An para as injeções normalmente usadas nos lasers. Para injeções menores do que n0, DN se aparta da relação de linearidade com n; e ainda para injeções menores do que n ~ 7.1017cm-3, a variação se torna positiva. A partir dum perfil na densidade de portadores injetados, aplicando nossos resultados acima citados, obtivemos um perfil do índice de refração complexo ao longo da junção. Se discute a influência deste perfil no guiamento na direção paralela à junção dum laser. Um perfil do índice de refração real na direção paralela à junção do tipo sech2( y/y ) foi usado para se resolver a equação de onda e obter os modos permitidos pela cavidade; com este perfil conseguimos explicar os dados experimentais da variação na separação em comprimento de onda entre os modos adjacentes transversais paralelos a junção. São discutidos os campos próximo e distante resultantes deste perfil. O caso de lasers de heteroestrutura dupla é discutido, e se obtém uma variação efetiva no índice de refração a qual depende da injeção, da variação de temperatura e do fator de confinamento. Finalmente, algumas aplicações dos nossos cálculos foram feitas, obtendo-se expressões, para a variação com a temperatura dos parâmetros hc e hv que medem a profundidade das caudas, e para o ganho em função da injeção e da energia (válida para energias em torno daquela correspondente a gmax) .

ASSUNTO(S)

lasers em fisica refração

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