Dorota PIERŚCIŃSKA, Katarzyna PIENIAK, Grzegorz SOBCZAK, Kamil PIERŚCIŃSKI
Łukasiewicz – Instytut Mikroelektroniki i Fotoniki, aleja Lotników 32/46, 02-668 Warszawa
Procesy termiczne zachodzące w laserach półprzewodnikowych, są głównymi czynnikami wpływającymi na ich niezawodność, czas życia i sprawność. Zrozumienie ich natury ma kluczowe znaczenie dla optymalizacji laserów i wpływa na możliwości ich rozwoju i komercjalizacji. Przedmiotem prowadzonych prac, była analiza procesów termicznych prowadzących do nieodwracalnej degradacji nowych typów laserów półprzewodnikowych; kwantowych laserów kaskadowych emitujących w zakresie średniej podczerwieni. Przeprowadzone badania pozwoliły na identyfikację źródeł degradacji wytwarzanych przyrządów i wprowadzenie takich zmian w konstrukcji i procesie wytwarzania, które pozwoliły na znaczącą poprawę ich parametrów.
Jako główną technikę pomiarową wykorzystywano spektroskopię termoodbiciową. Spektroskopia termoodbiciowa jest jedną z technik optycznej spektroskopii modulacyjnej. Technika ta w ogólności sprowadza się do eksperymentalnego wyznaczenia pochodnej widma optycznego ze względu na wybrany parametr. Jeśli modulowanym parametrem jest temperatura a analizowanym widmem jest różniczkowe widmo odbicia mówimy o spektroskopii termoodbiciowej. Technika spektroskopii termoodbiciowej umożliwia uzyskanie wysokorozdzielczych (temperaturowo i przestrzennie) map rozkładu temperatury na powierzchni zwierciadeł laserów półprzewodnikowych pracujących w trybie quasi-ciągłym lub impulsowym. Zastosowanie spektroskopii termoodbiciowej, daje możliwość lokalizowania źródeł ciepła i kierunków jego propagacji oraz wykrywania i lokalizowania defektów na powierzchni zwierciadeł laserów półprzewodnikowych. Spektroskopia termoodbiciowa, dzięki wysokiej rozdzielczości przestrzennej umożliwia rejestrację zmian temperaturowych (map rozkładu temperatury) wynikających bądź z pracy urządzenia (w przypadku lasera diodowego: ciepło Joule’a i reabsorbcja promieniowania laserowego) bądź z występowania lokalnych defektów (powierzchniowych lub przypowierzchniowych).