Исследование компактных микролазеров с дисковой геометрией на основе квантоворазмерной активной области для устройств интегральной фотоники
по Соглашению № 14.616.21.0052 от «11» ноября 2015 г с Министерством образования и науки Российской Федерации
1 Цель выполнения исследований
1.1 разработка и создание экспериментального образца компактного инжекционного микролазера с дисковой геометрией на основе квантоворазмерной активной области для устройств интегральной фотоники.
1.2 разработка и создание экспериментального образца компактного микролазера со спектральной селекцией мод и выводом излучения для достижения устойчивой одночастотной генерации при комнатной и повышенных температурах.
2 Перечень научных и научно-технических результатов, подлежащих получению при проведении исследований (выполнении проекта), в том числе иностранным партнером
В результате выполнения проекта будут получены следующие научно-технические результаты:
2.1 Промежуточный и заключительный отчеты об исследованиях (выполнении проекта), включающие:
- аналитический обзор современной научно-технической, нормативной, методической литературы, затрагивающей научно-техническую проблему, исследуемую в рамках исследований, в том числе обзор научных информационных источников: статьи в ведущих зарубежных и (или) российских научных журналах, монографии и (или) патенты) - не менее 15 научно-информационных источников за период 2010-2015гг;
- обоснование и выбор направления исследований с целью определения оптимального варианта направления исследований;
- результаты исследований свойств экспериментального образца компактного микродискового лазера со спектральной селекцией и выводом мод с помощью микрофотолюминесценции.
- результаты исследований модового состава, пороговых характеристик, и температурной стабильности характеристик микродисковых лазеров.
- обобщение результатов исследований, оценка результативности исследований и эффективности результатов в сравнении с современным научно-техническим уровнем, предложения и рекомендации по реализации результатов исследований.
2.2 Отчет о патентных исследованиях в соответствии с ГОСТ Р 15.011-96;
2.3. Аннотационные отчеты иностранного партнера.
2.4. Лабораторные технологические регламенты:
- лабораторный технологический регламент по созданию экспериментального образца микролазера с дисковой геометрией со спектральной селекцией и выводом мод с помощью формирования на поверхности рельефа: сфокусированным ионным лучом и осаждением материала под действием электронного пучка в присутствии материалов-прекурсоров (PtCH9).
- лабораторный технологический регламент по изготовлению экспериментального образца компактного инжекционного микродискового лазера.
- лабораторный технологический регламент по эпитаксиальному синтезу полупроводниковых гетероструктур с квантовыми точками (In,Ga)As, излучающих в спектральном диапазоне 1.2-1.3 микрона, InGaAs квантовыми точками повышенной поверхностной плотности (длина волны 1,1 микрона), InGaAsNSb квантовыми ямами (длина волны 1,5 микрона) для микродисковых лазеров.
- лабораторный технологический регламент по эпитаксиальному синтезу полупроводниковых гетероструктур с квантоворазмерной областью для экспериментального образца компактного инжекционного микродискового лазера.
2.5. Методики экспериментальных исследований:
- описание методики моделирования и численного расчета модового состава и распределения электромагнитного поля в микрорезонаторах со спектральной селекцией и выводом мод в зависимости от геометрии рельефа на поверхности.
- описание методики исследования свойств экспериментального образца компактного микродискового лазера со спектральной селекцией и выводом мод с помощью микрофотолюминесценции
- описание методики исследования модового состава, пороговых характеристик и температурной стабильности характеристик микродисковых лазеров при токовой накачке.
2.6. Экспериментальные образцы:
- экспериментальный образец компактного микродискового лазеров со спектральной селекцией и выводом мод.
- экспериментальный образец компактного инжекционного микродискового лазера.
- полупроводниковые гетероструктуры с квантоворазмерной областью для гетероструктур с квантоворазмерной областью для экспериментального образца компактного инжекционного микродискового лазера.
- гетероструктуры с квантовыми точками (In,Ga)As, излучающих в спектральном диапазоне 1.2-1.3 микрона, InGaAs квантовыми точками повышенной поверхностной плотности (длина волны 1,1 микрона), InGaAsNSb квантовыми ямами (длина волны 1,5 микрона) для микродисковых лазеров.
3 Требования к выполняемым работам
3.1 Должен быть выполнен аналитический обзор современной научно-технической, нормативной, методической литературы, затрагивающей научно-техническую проблему, исследуемую в рамках исследований, в том числе обзор научных информационных источников: статьи в ведущих зарубежных и (или) российских научных журналах, монографии и (или) патенты) - не менее 15 научно-информационных источников за период 2010 – 2015 гг.
3.2 Должно быть выполнено обоснование и выбор направления исследований с целью определения оптимального варианта направления исследований.
3.3 Должен быть разработана технология спектральной селекции и вывода мод микролазера с дисковой геометрией с помощью формирования на их поверхности микролазера рельефа: сфокусированным ионным лучом и осаждением материала под действием электронного пучка в присутствии материалов-прекурсоров (PtCH9) .
3.4 Должны быть выполнены патентные исследования в соответствии с ГОСТ 15.011-96.
3.5. Должно быть проведено моделирование и численный расчет модового состава и распределения электромагнитного поля в микрорезонаторах со спектральной селекцией и выводом мод в зависимости от геометрии рельефа на поверхности.
3.6. Должен быть изготовлен экспериментальный образец компактного микродискового лазера со спектральной селекцией и выводом мод.
3.7. Должна быть разработана методика исследования свойств экспериментального образца компактного микродискового лазера со спектральной селекцией и выводом мод с помощью микрофотолюминесценции.
Результаты выполнения работ 1 этапа
Описание результатов работ, выполненных за счет средств субсидии
Выполнен аналитический обзор современной научно-технической, нормативной, методической литературы по проблематике микролазеров дисковой геометрии, спектральной селекции и выводу излучения оптических мод таких лазеров. Выполнено обоснование и выбор направления исследований с целью определения оптимального варианта направления исследований. Разработана технология для спектральной селекции и вывода мод микролазера с дисковой геометрией с помощью формирования на поверхности рельефа сфокусированным ионным лучом и осаждением материала под действием электронного пучка в присутствии материалов-прекурсоров (PtCH9). Проведены патентные исследования в соответствии с ГОСТ 15.011-96.
Описание результатов работ, выполненных за счет внебюджетных средств
Иностранным партнером разработана технология синтеза гетероструктур с квантовыми точками (In,Ga)As, излучающих в спектральном диапазоне 1.2-1.3 микрона, InGaAs квантовыми точками повышенной поверхностной плотности (длина волны 1,1 микрона), InGaAsNSb квантовыми ямами (длина волны 1,5 микрона) для микродисковых лазеров.