Details

Данная работа посвящена исследованию дисковых микролазеров на подложке кремния с InGaN/GaN квантовыми ямами в активной области с резонатором, поддерживающим оптические моды шепчущей галереи. Такие структуры представляют интерес для создания миниатюрных источников когерентного излучения, совместимых с кремниевой платформой. Целью работы является экспериментальное исследование пороговых характеристик и спектральных свойств дисковых микролазеров на кремниевой подложке с активной областью на основе InGaN/GaN квантовых ям, функционирующих при оптической накачке и комнатной температуре. Методологической основой исследования является измерение спектров фотолюминесценции микролазеров при различной мощности оптической накачки с использованием автоматизированной оптической установки, включающей систему накачки, спектрометр и камеру. В ходе работы получена лазерная генерация при комнатной температуре, проведено сравнение характеристик микролазеров различного диаметра. Определена пороговая мощность оптической накачки и межмодовый интервал. Результаты работы могут быть использованы при проектировании и оптимизации компактных твердотельных лазеров на кремнии для создания ключевых компонентов устройств оптических коммуникаций, а также высокочувствительных систем биосенсорики и медицинской диагностики. Основным направлением дальнейших работ станет реализация эффективной электрической накачки вместо оптической, предельное снижение порога лазерной генерации за счет совершенствования формы резонатора и дизайна гетероструктуры и разработка устройств для УФ-диапазона. Эти направления открывают перспективы для применения таких микролазеров в системах оптической нейроморфной обработки информации, квантовой фотонике и в качестве источников излучения для миниатюрных лидаров.

This work is devoted to the study of disk microlasers on a silicon substrate with InGaN/GaN quantum wells in the active region with a cavity supporting optical whispering gallery modes. Such structures are of interest for the creation of miniature sources of coherent radiation compatible with a silicon platform. The aim of the work is an experimental study of the threshold characteristics and spectral properties of disk microlasers on a silicon substrate with an active region based on InGaN/GaN quantum wells operating under optical pumping and at room temperature. The methodological basis of the study is the measurement of the photoluminescence spectra of microlasers at different optical pumping powers using an automated optical setup including a pumping system, a spectrometer, and a camera. In the course of the work, laser generation was obtained at room temperature, and the characteristics of microlasers of different diameters were compared. The threshold power of optical pumping, thermal resistance, and intermode interval were determined. The results of the work can be used in the design and optimization of compact solid-state silicon lasers for the creation of key components of optical communications devices, as well as highly sensitive biosensor systems and medical diagnostics. The main direction of further work will be the implementation of efficient electrical pumping instead of optical, the ultimate reduction of the laser generation threshold by improving the resonator shape and heterostructure design, and the development of devices for the UV range. These areas open up prospects for the use of such microlasers in optical neuromorphic information processing systems, quantum photonics, and as radiation sources for miniature lidars.