1.1. Nguyờn lý hoạt của laser diode
1.1.4. Sự giam giữ quang ngang
Hỡnh 1.9: Ba dạng giam giữ ngang cơ bản: giam giữ dũng, giam giữ quang và giam giữ hạt tải.
Như đó nờu trong mục 1.1.2 cỏc cỏch thức thực hiện khỏc nhau được sử dụng để đạt được sự giam giữ ngang của dũng, cỏc photon, và cỏc hạt tải trong laser phỏt cạnh. Như minh họa ở phớa trờn của hỡnh 1.9 sự giam giữ dũng được tạo ra bởi một lớp cỏch ly điện mụi như chỉ ra cho laser dải (stripe) hay dải hỡnh học ở phần trờn
sự giam giữ dũng như vậy được gọi là laser dẫn súng khuếch đại (gain-guided) như đó núi tới ở trờn. Chỉ những mode quang truyền bờn dưới dải này được khuếch đại vỡ sự khuếch đại quang chỉ xảy ra trong cỏc vựng được bơm bởi dũng điện. Ở bờn ngoài dải, dẫn súng quang cú sự mất mỏt quang cao. Sự hoạt động của laser với cỏc mốt ngang cơ bản cú thể thu được trong cỏc linh kiện cú độ rộng dải nhỏ. Laser dải đơn mốt dễ chế tạo hơn nhưng cú một vài nhược điểm. So với laser dẫn hướng chiết suất, dũng ngưỡng của laser dải lớn hơn bởi vỡ sự mất mỏt trong dẫn súng nhiều hơn. Vỡ mốt quang truyền một phần trong vật liệu hấp thụ, mặt pha của mốt bị bẻ cong dẫn đến sự loạn thị (astigmatism) đỏng kể ở chựm tia lối ra.
Hỡnh 1.10: Cỏc cấu trỳc laser với cỏc dạng giam giữ khỏc nhau.
Nguyờn lý của laser dẫn súng khuếch đại được minh họa trong hỡnh 1.9. Sự chờnh lệch chiết suất hiệu dụng theo chiều ngang �neff tạo ra sự dẫn súng. Tựy thuộc vào sự nhảy bậc chiết suất này và độ rộng W của dải dẫn súng, hoạt động đơn
mốt ngang cú thể thu được. Một vớ dụ điển hỡnh của laser dẫn hướng chiết suất là laser dẫn súng gũ (ridge) được minh họa trong hỡnh 1.10. Sự nhảy bậc chiết suất được tạo ra bởi thay đổi độ dày của lớp vỏ trờn cựng. Vỡ dũng được bơm vào từ trờn đỉnh của gũ, sự giam giữ dũng cũng được hỡnh thành ở đõy. Chất lượng chựm của laser dẫn súng gũ rất nhạy với độ rộng và chiều dài của gũ. Bởi vậy, một sự điều khiển chớnh xỏc và tớnh lặp lại cỏc kớch thước của gũ là cần thiết trong sự chế tạo linh kiện.
Tất cả ba dạng giam giữ quang được tổ hợp trong laser diode cú cấu trỳc dị thể vựi được chỉ ra ở phớa dưới cựng của hỡnh 1.10. Cấu trỳc dị thể ngang được thực hiện bằng cụng nghệ tỏi nuụi cỏc lớp epitaxy. Cấu trỳc này tạo ra dẫn súng chiết suất và giam giữ hạt tải vỡ cỏc rào thế ngăn cản sự khuếch tỏn ngang của cỏc điện tử và lỗ trống như minh họa ở phớa dưới cựng trờn hỡnh 1.9. Cấu trỳc p-n-p theo hướng thẳng đứng làm việc như lớp khúa dũng tạo ra sự giam giữ hạt tải. Laser cấu trỳc dị thể vựi chủ yếu được sử dụng trong cỏc hệ thống thụng tin vỡ ở đú cần cú dũng ngưỡng rất thấp nhằm cho phộp cỏc đặc trưng động tốt và cụng suất tiờu thụ thấp.