Аннотация:
Выполнены расчеты зависимости усиления от тока для двойных
гетероструктур с супертонкими узкозонными активными областями
(${50\div200}$ Å), заключенными между широкозонными эмиттерами.
Расчеты проведены в рамках модели изотропных параболических зон для прямых
межзонных переходов с учетом сохранения правил отбора по квазиимпульсу.
Учтено релаксационное размытие состояний, участвующих в рекомбинационных
переходах носителей, что сводится к усреднению спектров усиления
с лоренцовской весовой функцией ширины $h/\tau$, где
$\tau$ — время релаксации. Проведено сравнение результатов для объемного
материала и квантово-размерных структур, для которых изучено влияние
на усиление эффектов пространственного квантования в активной области.
Установлена сублинейная зависимость усиления от тока при больших
плотностях накачки и исследованы
особенности насыщения в двумерном и трехмерном случаях. На основе полученных результатов изучена зависимость порогового тока
гетеролазеров с раздельным ограничением от толщины активной области
и длины резонатора. Установлено, что в наиболее низкопороговых лазерах
с малыми внешними потерями (большая длина резонатора) влияние
квантово-размерных эффектов приводит к возрастанию пороговых плотностей тока
по сравнению с гипотетическим объемным материалом той же толщины. При
средних потерях, что отвечает длинам резонатора ${\sim0.5}$ мм,
квантово-размерные эффекты снижают пороговый ток в 1.5$-$2 раза. В случае
же малых длин резонатора пороговый ток лазеров с тонкими активными
областями резко возрастает, что является следствием насыщения усиления. Проведено сравнение с экспериментальными данными для лазеров
на основе AlGaAs/GaAs-гетероструктур.