GaSb-BASED HETEROSTRUCTURES FOR HIGH POWER AND PULSED LASER OPERATION
J. Paajaste^a, S. Suomalainen^a, R. Koskinen^a, A. Härkönen^a, S. Kivistö^a, M. Guina^a,b, O.G. Okhotnikov^a, and M. Pessa^a
aOptoelectronics Research Centre, Tampere University of Technology, P. O. Box 692, FIN-33101 Tampere, Finland
E-mail: jonna.paajaste@tut.fi
^bRefleKron Ltd, Muotialankuja 5 C 5, FIN-33800 Tampere, Finland

Received 26 August 2009; revised 9 February 2010; accepted 19 March 2010

We have studied monolithically grown GaSb-based vertical-cavity heterostructures. First we demonstrate GaSb-based optically pumped vertical-external-cavity surface-emitting laser (OP-VECSEL) emitting multi-watt output power. A VECSEL gain structure comprising 15 In_0.2Ga_0.8Sb quantum wells grown on (100) n-doped GaSb substrate emitted continuous wave output power of over 4 W at 1970 nm wavelength operating near room temperature. Lasing was detected even at 50 $c^{\circ}$C mount temperature. We also present a GaSb-based semiconductor saturable absorber mirror (SESAM) operating at 2 μm wavelength region. For the purpose of generating short laser pulses, the SESAM was carefully designed to attain a large modulation depth. The device was utilised successfully to passively Q-switch a 2 μm Tm³⁺-/Ho³⁺-doped fibre laser, demonstrating record-short Q-switch pulses of about 20 ns.

Keywords: molecular beam epitaxy, antimonides, semiconducting III–V materials, infrared devices

HETEROSTRUKTŪROS IŠ GaSb, SKIRTOS DIDELĖS GALIOS IMPULSINIAMS LAZERIAMS
J. Paajaste^a, S. Suomalainen^a, R. Koskinen^a, A. Härkönen^a, S. Kivistö^a, M. Guina^a,b, O.G. Okhotnikov^a, M. Pessa^a
aTamperės technologijos universiteto Optoelektronikos mokslinių tyrimų centras, Tamperė, Suomija
^bRefleKron Ltd, Tamperė, Suomija

Tyrinėti monolitiškai auginti iš GaSb heterolazeriai su vertikaliu rezonatoriumi. Pirmiausia pristatome GaSb pagrindu sukurtą optiškai kaupinamą vertikaliai spinduliuojančio paviršiaus lazerį su išoriniu rezonatoriumi (angl. jo trumpinys OP-VECSEL), kurio spinduliuotė yra daugiavatė. VECSEL stiprinantysis darinys iš 15 In_0,2Ga_0,8Sb kvantinių šulinių, užaugintų ant (100) orientacijos GaSb pagrindo su n priemaiša, kambario temperatūroje generavo didesnę nei 4 W išvadinę galią, esant 1970 nm bangos ilgiui. Lazerinis generavimas stebėtas net kai laikiklio temperatūra siekė 50 $c^{\circ}$C. Taip pat pateikiame puslaidininkinį įsisotinantįjį sugeriantįjį veidrodį (angl. tokio veidrodžio trumpinys SESAM), užaugintą iš GaSb ir veikiantį 2 μm srityje. Trumpiesiems lazerio impulsams generuoti SESAM tipo veidrodis buvo kruopščiai projektuotas, kad turėtų didelįmoduliacijos gylį. Jis buvo sėkmingai panaudotas šviesolaidinio lazerio su Tm³⁺/Ho³⁺ priemaišomis pasyviai kokybės moduliacijai 2 μm srityje. Gauti rekordiškai trumpi, t. y. apie 20 ns trukmės, milžiniški impulsai.