Описание решения и конечных устройств
Лазерный диод (ЛД) — это полупроводниковое устройство, генерирующее когерентное, монохроматическое и узконаправленное излучение в оптическом диапазоне на основе процесса стимулированного излучения. В отличие от светодиодов, излучающих некогерентный свет с широким спектром, лазерные диоды создают высокоинтенсивный луч с четко определенной длиной волны и фазой, что делает их незаменимыми в телекоммуникациях, медицине, промышленности и научных исследованиях.
Компактность, высокий КПД (30–50 %), длительный срок службы (до 100 000 часов) и возможность прямой высокочастотной модуляции (до десятков ГГц) обеспечили лазерным диодам лидирующие позиции в современных фотонных технологиях.
Конечные изделия
|
№
|
Тип изделия
|
Описание и ключевые характеристики
|
Основные применения
|
|
1
|
DFB-лазерный диод
|
Особенность: Встроенная дифракционная решетка вдоль всей активной области для одночастотной генерации.
Характеристики: Узкая спектральная линия (<2 МГц), стабильная длина волны, высокая мощность (до 90 мВт). Есть версии с прямой модуляцией до 12-18 ГГц для высокоскоростной передачи данных.
|
Телекоммуникации и высокоскоростные ВОЛС (CWDM, DWDM), радиофотонные системы, спектроскопия (TDLAS), волоконные лазеры (в качестве задающего генератора).
|
|
2
|
DBR-лазерный диод
|
Особенность: Дифракционная решетка вынесена в пассивную область, что позволяет перестраивать длину волны.
Характеристики: Широкий диапазон перестройки (до 8 нм), высокая мощность (до 50 мВт), малая ширина линии (около 3 МГц), малая скорость перестройки (~10 мс).
|
Спектроскопия высокого разрешения, малошумящая накачка и нелинейное преобразование частоты, оптоволоконные датчики и лазерное зондирование, оптическая метрология.
|
|
3
|
FP-лазерный диод
|
Особенность: Простейшая конструкция с резонатором Фабри-Перо, отсутствие внутренней решетки.
Характеристики: Многочастотный, широкая спектральная линия (несколько нм), высокая выходная мощность (до 300-500 мВт).
|
Оптические измерения и тестирование, локальные сети связи (WDM) на короткие расстояния, в качестве мощного источника излучения для систем иллюминации.
|
|
4
|
Лазерный диод накачки
|
Особенность: Оптимизирован для высокой выходной мощности для накачки активных сред (например, волоконных или твердотельных лазеров). Часто используются чипы с широкой полосой излучения (~0,2-1 нм).
Характеристики: Мощность до 600 мВт и более, стабилизация длины волны с помощью волоконной брэгговской решетки (FBG), высокая надежность.
|
Накачка волоконных лазеров и усилителей (EDFA), накачка сверхбыстрых лазеров, лазерные проекторы и медицинские системы.
|
Внешний вид конечного изделия (DFB лазерные диоды)

*источник: https://sphotonics.ru/news/2025/76318/
Краткий технологический маршрут
Эпитаксиальное выращивание структур
Установка МОС-гидридной эпитаксии
На полупроводниковую подложку последовательно наращиваются слои: буферный слой, n-эмиттер, волноводные слои, активная область (одна или несколько квантовых ям), p-эмиттер, контактный слой. Точный контроль толщины (единицы нанометров) и состава определяет длину волны излучения и эффективность
Формирование волноводной структуры
Установка электронно-лучевой литографии

Установка плазмохимического травления

Установка жидкостной химической обработки
Создание гребенчатого волновода. Для DFB- и DBR-лазеров на этом этапе формируется дифракционная решетка: электронно-лучевая литография позволяет создавать периодические структуры с критическим размером до 70 нм. В DBR-лазерах решетка формируется в пассивной области, в DFB — вдоль всей активной области
Ионная имплантация для токовой изоляции
Установка ионного легирования
Создание высокоомных областей для ограничения тока инжекции только в область волновода. Имплантация протонов или ионов кислорода формирует изолирующие области без нарушения топографии поверхности
Формирование омических контактов и металлизация
Установка электронно-лучевого испарения

Установка магнетронного напыления

Установка гальванического осаждения
Нанесение p-контакта (обычно Ti/Pt/Au) со стороны эмиттера и n-контакта (AuGe/Ni/Au) после утонения подложки. Для мощных лазеров применяется гальваническое осаждение толстого золота для улучшения теплопроводности
Формирование оптического резонатора
Система сверхвысоковакуумной колки и пассивации лазерных фасеток
Пластина разделяется на полоски (bars) по кристаллографическим плоскостям скола. В едином вакуумном цикле (без нарушения вакуума) производится очистка и пассивация торцевых поверхностей для защиты от катастрофического разрушения зеркал (COMD — Catastrophic Optical Mirror Damage).