КАРТОЧКА ПРОЕКТА,
ПОДДЕРЖАННОГО РОССИЙСКИМ НАУЧНЫМ ФОНДОМ

Информация подготовлена на основании данных из Информационно-аналитической системы РНФ, содержательная часть представлена в авторской редакции. Все права принадлежат авторам, использование или перепечатка материалов допустима только с предварительного согласия авторов.

 

ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ


Номер 19-79-30072

НазваниеФизико-технологические принципы создания интегральных многоэлементных фотонных схем на основе полупроводниковых наногетероструктур для мощных источников лазерного излучения с использованием технологии селективной эпитаксии

РуководительКопьев Петр Сергеевич, Доктор физико-математических наук

Организация финансирования, регионФедеральное государственное бюджетное учреждение науки Физико-технический институт им. А.Ф. Иоффе Российской академии наук, г Санкт-Петербург

Годы выполнения при поддержке РНФ 2019 - 2022 

КонкурсКонкурс 2019 года по мероприятию «Проведение исследований научными лабораториями мирового уровня в рамках реализации приоритетов научно-технологического развития Российской Федерации» Президентской программы исследовательских проектов, реализуемых ведущими учеными, в том числе молодыми учеными

Область знания, основной код классификатора 09 - Инженерные науки, 09-708 - Лазерно-информационные технологии

Ключевые словаМногоэлементные гетероструктуры, многоэлементные лазерные системы, полупроводниковые гетероструктуры, полупроводниковые лазеры, модовая сруктура, мощное лазерное излучение

Код ГРНТИ29.33.15


 

ИНФОРМАЦИЯ ИЗ ЗАЯВКИ


Аннотация
Достижения в области разработки и создания мощных лазеров на основе полупроводниковых наногетероструктур за последнее десятилетие привели к широкому внедрению лазерных технологий в различные области: от машиностроения и обработки материалов до медицины и энергетики. Малые размеры, высокая надежность, рекордная энергоэффективность (КПД более 60%) делают источники на основе полупроводниковых лазеров незаменимыми для решения задач оптической накачки активных сред твердотельных и волоконных технологических лазеров. Использование современных технологических лазеров позволяет существенно повысить эффективность и качество стандартных операций, связанных с обработкой материалов, а также проводить ранее недоступные операции по прецизионной микрообработке, упрочнению и профилированию различных типов материалов. Интеграция лазеров в аддитивные технологии позволяет осуществить переход к передовым цифровым, интеллектуальным технологиям в производстве изделий повышенной точности и высоким уровнем детализации. Кроме мощных технологических лазеров в ведущих странах мира реализуются проекты, направленные на разработку сверхмощных лазерных систем для исследования процессов управляемого термоядерного синтеза, как источника энергии нового типа (установки LIFE, HiPER и др.). В России такой проект реализуется в рамках создания лазерной установки УФЛ 2М. Принципиальным отличием от высокоэнергетических установок предыдущего поколения (Искра-5) является использование в качестве активной среды неодимового фосфатного стекла. Оптическая накачка только одного канала таких установок требует использование решеток полупроводниковых лазеров мульти МВт уровня. В качестве примера, установка LIFE имеет 384 лазерных канала на основе Nd-стекла с требуемой мощностью системы накачки на основе полупроводниковых лазеров до 132 МВт на каждый канал. В общей сложности система накачки высокоэнергетической лазерной установки для исследования управляемого термоядерного синтеза может потребовать до 100млн. единиц линеек мощных полупроводниковых лазеров с выходной оптической мощностью 500 Вт. В настоящее время увеличение оптической мощности в лазерных системах на основе полупроводниковых гетероструктур реализуется за счет расширения излучающей апертуры (увеличение ширины области излучения в линейках и количества линеек в решетках), что позволяет преодолеть кВт уровень. Однако такой подход теряет свою эффективность как при решении задач создания высокоэффективной накачки, так и разработки полностью полупроводниковых мощных лазерных систем. Это связано с катастрофическим ухудшением таких ключевых параметров как спектральная и пространственная яркость. В последние годы ведущие лаборатории мира, разрабатывающие мощные лазерные системы на основе полупроводниковых гетероструктур, начали развивать принципиально новый подход к созданию полупроводниковых лазерных излучателей кВт уровня. Поэтому на сегодняшний день проблема повышения доступности современных технологических лазеров и создания высокоэнергетических лазерных установок связана с работами в области создания высокоэффективных интегральных мультикиловаттных лазерных систем на основе полупроводниковых гетероструктур с предельной спектральной и пространственной яркостью. Несмотря на наличие понятных внешних факторов, характеризующих проявление проблемы достижения предельной спектральной и пространственной яркости при сверхвысоких уровнях возбуждения, к настоящему времени отсутствуют теоретические модели, и практические подходы, позволяющие решать данную проблему. Научная значимость предлагаемого проекта сводится к тому, что впервые будет разработана платформа, объединяющая: (i) многомерную физическую модель, обладающую полнотой экспериментальных исследований, построенную на базе современных вычислительных ресурсов;(ii) технологические методы формирования интегрированных многоэлементных лазерных систем с элементами управления оптическими потоками на базе современных эпитаксиальных и постростовых методик; (iii) методы и подходы, обеспечивающие полноту измерения характеристик процессов с пространственно временным разрешением в образцах мощных лазерных систем в режимах сверхвысоких уровней электрооптического возбуждения. Для решения поставленной проблемы в рамках предлагаемого проекта впервые будут разработаны физико-технологические основы создания интегральных многоэлементных фотонных схем на основе полупроводниковых наногетероструктур Al-Ga-In-As-P/GaAs для мощных источников лазерного излучения, излучающих в спектральном диапазоне 800-1100нм, с использованием технологии селективной эпитаксии. Новый тип полупроводниковых гетероструктур, обеспечит модовую и спектральную селекцию при сверхвысоких уровнях возбуждения, и, таким образом позволит решить проблему достижения предельной пространственной и спектральной яркости за счет сохранения одномодовых или маломодовых характеристик лазерного излучения для кВт диапазона выходной оптической мощности. Для решения задач модовой и спектральной селекции впервые будет разработана технология селективной эпитаксии наногетероструктур Al-Ga-In-As-P/GaAs, позволяющая формировать вертикальные решетки активных областей с заданным пространственным распределением, что обеспечит кратное повышение яркости и пиковой мощности. Разработка дизайна гетероструктур будет основываться на использовании разработанных ранее подходов по модовой селекции в одномерных лазерных волноводах и 3D моделях, которые будут созданы в проекте. В рамках проекта будет разработана производственная технология линейки мощных лазерных излучателей, превосходящих по своим характеристикам мировые аналоги: мощные одномодовые лазеры с узким полосковым контактом и мощностью до 5Вт, линейки полупроводниковых лазеров для накачки твердотельных активных сред, обеспечивающие возможность генерации выходной оптической мощности кВт диапазона с апертуры не более 1см, в том числе с предельной пространственной и спектральной яркостью, оптоволоконные модули с пиковой мощностью кВт диапазона, в том числе при нс- и суб-нс длительностях импульса и интегрироваными источниками питания. Внедрение результатов проекта позволит Партнерам проекта развить российское производство высокоэффективных мультикиловаттных систем на основе полупроводниковых гетероструктур, а также сформировать физико-технологические заделы в области критических технологий, отсутствующих в России, в частности технологий создания фотонных интегральных схем для решения задач информационных технологий.

Ожидаемые результаты
В рамках предлагаемого проекта впервые будет разработана технология селективной эпитаксии, обеспечивающая формирование сегментированных квантоворазмерных активных областей и оптически связанных планарных волноводов. Разработанная технология позволит реализовать модовую селекцию в волноводах со сверхширокой апертурой и реализовать режим одномодовой и маломодовой генерации. Впервые будет разработана эпитаксиальная технология получения планарных вертикально-интегрированных решеток активных областей в многопереходной гетероструктуре с функцией сильноточного ключа с малосигнальным управлением. Разработанные структуры позволят кратно повысить пространственную яркость и эффективность импульсной токовой накачки. На базе разработанных технологий селективной эпитаксии и новых типов конструкций гетероструктур будет: (i) разработана серия одномодовых и маломодовых одиночных лазеров со сверхширокой апертурой, превосходящие по своим характеристикам мировые аналоги, и, работающим при сверхвысоких уровнях возбуждения с выходной мощностью более 5 Вт в спектральном диапазоне 800-1100нм; (ii) впервые продемонстрированы подходы, обеспечивающие возможность генерации пиковой мощности кВт уровня с апертуры не более 1см, в том числе с энергетической эффективностью более 70%; (iii) исследованы режимы фазировки многоэлементной гетероструктуры при переходе к сверхвысоким уровням возбуждения, что впервые позволит перейти к одномодовому режиму работы с предельной пространственной яркостью, в том числе при кВт уровне пиковой выходной оптической мощности; (iv) исследованы интегральные и гибридные подходы, обеспечивающие заужение спектров генерации в линейках маломодовых и одномодовых волноводов на основе многоэлементных лазерных гетероструктур при сверхвысоких уровнях возбуждения за счет использования поверхностных брэгговских решеток и оптических схем с внешними селектирующими элементами. В ходе выполнения проекта будут также разработаны системы импульсного питания, обеспечивающие эффективную импульсную накачку мульти кВт лазерных систем, адаптированную под нагрузку в виде многоэлементных гетероструктур, а также оптические схемы фокусировки для создания оптоволоконных модулей, что имеет практическую значимость при внедрении результатов проекта на предприятиях партнеров. В России будет разработана технология изготовления мощных источников лазерного излучения с предельной пространственной и спектральной яркостью на основе полупроводниковых гетероструктур, превосходящих мировые аналоги. Полученные научные результаты имеют прямую перспективу коммерциализации, в которой заинтересован сформированный консорциум Партнеров из числа российских предприятий, специализирующихся в области разработки и изготовления продукции различного профиля (от технологического лазерного оборудования, высокоэнергетических лазерных установок и ЛИДАРных комплексов до лазерного медицинского оборудования) на основе мощных полупроводниковых лазеров и систем на их основе. Отдельный интерес вызывает область работы полупроводниковых лазеров с предельной пространственной яркостью и пиковой оптической мощностью кВт уровня в режимах генерации коротких импульсов нс- и суб-нс длительностей. Разработка таких источников позволит заменить волоконные и твердотельные лазеры в ряде технологических задач, что повысит доступность и эффективность разрабатываемых лазерных технологий.


 

ОТЧЁТНЫЕ МАТЕРИАЛЫ


Аннотация результатов, полученных в 2019 году
В рамках первого этапа проекта основные работы проводились в четырех направлениях: (1) разработка моделей полупроводниковых лазеров в условиях сверхвысоких уровней возбуждения, (2) разработка базовых принципов селективной эпитаксии в рамках МОС-гидридной технологии, (3) разработка неразрушающих методов исследования процессов образования и развития дефектов в полупроводниковых гетероструктурах, (4) разработка и экспериментальные исследования одиночных одномодовых и маломодовых мощных полупроводниковых лазеров, работающих в условиях сверхвысоких уровней возбуждения. В результате проведенной работы впервые для анализа мощных полупроводниковых лазеров была использована нелокальная модель транспорта носителей заряда в сильных электрических полях. Показано, что использование традиционных локальных моделей транспорта носителей заряда для описания работы полупроводниковых лазеров в условиях сверхвысоких уровней токовой накачки дает заниженное значение внутренних оптических потерь и как, следствие завышенное значение выходной оптической мощности по сравнению с экспериментальными результатами. Для исследования токовой динамики внутренних оптических потерь, как основного фактора снижения оптической мощности при высоких уровнях тока накачки, была разработана экспериментальная методика измерения внутренних оптических потерь в полупроводниковых Фабри-Перо полупроводниковых лазерах. Разработанная методика позволила впервые провести непосредственные измерения токовой зависимости внутренних оптических потерь в мощных полупроводниковых лазерах. Впервые для экспериментальных гетероструктур при прямых измерениях было показано, что увеличение тока накачки вызывает значительное увеличение поглощения на свободных носителях и соответствующее увеличение внутренних оптических потерь с 0.4–0.7 см^–1 при пороговом токе до 2–2.5 см^–1 при 15 кА / см^2. Полученные результата являются основой для развития разработанных моделей мощных полупроводниковых лазеров, а также оптимизации гетероструктур для работы в условиях сверхвысоких уровней возбуждения. Были развиты фундаментальные основы селективной эпитаксии в рамках МОС-гидридной технологии, включающие: разработку диффузионной модели селективной эпитаксии, исследование принципов селективного роста объемных слоев твердых растворов AlGaAs/GaAs. На основании полученных результатов методом МОС-гидридной эпитаксии были созданы многомодовые лазерные гетероструктуры типа зарощенная меза со следующими характеристиками: внутренний квантовый выход стимулированного излучения 95%; внутренних оптических потерь 2,4 см-1; мощность излучения в две стороны в непрерывном режиме генерации 2,1 Вт и в импульсном режиме генерации 23 Вт. Полученные результаты показали, что использование двухэтапного роста при изготовлении мощных многомодовых полупроводниковых лазеров не приводит к драматическому ухудшению таких излучательных характеристик, как внутренний квантовый выход и пороговая плотность тока. Важно отметить, что травление и последующее заращивание напряженной квантовой ямы позволило сохранить высокое оптическое качество. На основании разработанных моделей 2D волноводных структур были созданы и проведены исследования двух типов конструкций одномодовых и маломодовых мощных полупроводниковых лазеров. Первый тип одномодовых лазеров был изготовлен на основе гетероструктуры AlGaAs/GaAs со сверхузким волноводом. Показано, что использование сверхузкого волновода (100нм) и тонких (70нм) широкозонных барьеров на границе волновод/эмиттер позволяет решать задачу сужения расходимости излучения в дальней зоне в плоскости перпендикулярной слоям гетероструктуры. В разработанных одномодовых лазерах с узким полосковым контактом (ширина 5.1 мкм) расходимость излучения в плоскости параллельной и перпендикулярной слоям гетероструктуры составила 5 и 18.5 градусов, соответственно. Разработанные лазеры демонстрируют эффективную работу в одномодовом режиме до мощности 200 мВт, а дальнейшее повышение тока приводит к включению дополнительных мод высшего порядка, при этом достигаемая максимальная мощность в непрерывном режиме ограничена перегревом и составляет 550мВт. Переход в импульсный режим генерации (длительность импульсов 200нс) позволил поднять максимальную пиковую мощность до 1500 мВт. Второй тип конструкции лазеров с узким мезаполосковым контактом был разработан на основе асимметричных AlGaAs/GaAs гетероструктур с широким волноводом. Показано, что максимальная мощность в непрерывном режиме ограничена тепловым разогревом и достигает 1695мВт на токе 2350мА при 25°C, а максимальный КПД достигает 54.8%. Понижение рабочей температуры до -8°C позволило повысить максимальную мощность до 2 Вт. При накачке импульсами тока длительностью 240 нс и амплитудой 4230мА была получена пиковая мощность 2930 мВт. Показано, что в импульсном режиме существует область «оптического провала», в которой наблюдается низкоэффективная лазерная генерация в режиме периодической последовательности лазерных импульсов суб-нс длительности. Полученные результаты в части одномодовых и маломодовых лазеров соответствуют мировому уровню. Также в ходе работы был проведен ряд экспериментальных исследований, посвященный исследованию пространственной и временной динамики (нс и суб-нс) одно- и многомодовых лазеров при высоком уровне импульсного возбуждения. Для решения поставленной задачи были разработаны и исследованы лазерные структуры с различной конструкцией активной области, обеспечивающей эффективное накопление носителей. Так, на структуре с объемной активной областью были продемонстрированы импульсы длительностью менее 50пс, а на образцах из структуры с 5 квантовыми ямами продемонстрировано более 10Вт в одиночном всплеске длительностью 300пс. Были разработаны и исследованы вертикальные сборки лазер-тиристор, которые продемонстрировали возможности создания компактных низковольтных источников импульсного питания для генерации мощных лазерных импульсов. Был продемонстрирован режим генерации «длинных импульсов» с параметрами: амплитуда пикового тока до 208 А, при этом пиковая мощность лазерного излучения достигала 78 Вт. А также для гибридных сборок лазер/тиристор был исследован режим генерации «коротких импульсов». Продемонстрирована возможность генерации минилинейкой из трех излучателей и одиночного тиристорного ключа лазерных импульсов с пиковой мощностью 6Вт с длительностью 950пс и пикового тока 12А для рабочего напряжения 28В. Использование двойного тиристорного ключа привело к уширению токового импульса за счет разной задержки включения тиристорных ключей, при этом пиковая мощность и длительность лазерных импульсов увеличились до 8Вт и 1.4нс, соответственно. Для решения задачи повышения спектральной яркости мощных полупроводниковых лазеров были проведены исследования лазеров с поверхностным РБЗ, обеспечивающим сужения спектра генерации лазера. При режиме накачки импульсами тока 100нс ширина спектра Фабри-Перо лазеров превышает 5 нм, в то время как ширина спектра РБЗ лазера не превышает 0.3 нм во всем диапазоне токов накачки. Спектр генерации РБЗ лазера не уширяется и не смещается с увеличением концентрации носителей заряда в активной области. Максимальная выходная мощность при ширине спектра 0.3 нм составила 14 Вт для режима накачки импульсами тока длительностью 100нс. Работы по спектральной селекции также проводились в рамках перестраиваемого лазера. Для решения поставленных задач была разработана и исследована схема с внешним резонатором в геометрии Littrow на основе отражательной дифракционной решетки и кристалла мощного полупроводникового лазера на основе асимметричной гетероструктуры с низкими оптическими потерями. Для внешнего резонатора продемонстрирована непрерывная оптическая мощность 13 Вт при ширине спектра генерации 0.15нм. Показано, что уменьшение длины лазерного кристалла до 1500мкм позволяет расширить диапазон перестройки спектра генерации до 100нм, при этом максимально подавление боковых мод достигает 45дБ, а на краях спектрального диапазона не хуже 30дБ. Полученное значение диапазона перестройки и максимальной непрерывной мощности в схеме с внешним резонатором является наибольшим из известных. Показано, что основными факторами, приводящими к снижению оптической мощности при перестройке спектра генерации, являются рост порогового тока и внутренних оптических потерьлазерного кристалла. Также впервые были исследованы особенности излучательных характеристик мощных полупроводниковых лазеров при сверхвысоких уровнях импульсной токовой накачки. Показано, что максимальная пиковая мощность, генерируемая во внешнем резонаторе, составила 47Вт на 110А (с апертуры 100мкм), при этом ширина (0.15нм) и положение (в диапазоне 1040 – 1070нм) линии генерации определялись внешней дифракционной решеткой. Показано, что диапазон перестройки сужается при увеличении амплитуды тока накачки с 27нм при токе 20А до 23нм при токе 100А. Показано, что максимальное подавление боковых мод достигало 45 дБ в центральной области спектрального диапазона перестройки, при этом на краях указанного диапазона не хуже 20дБ. Установлено, что расширение диапазона перестройки спектра лазерной генерации ограничивается появлением в спектре дополнительной линии, соответствующей собственному Фабри-Перо резонатору лазерного кристалла.

 

Публикации

1. Веселов Д.А., Бобрецова Ю.К., Лешко А.Ю., Шамахов В.В., Слипченко С.О., Пихтин Н.А. Measurements of internal optical loss inside an operating laser diode Journal of Applied Physics, Volume 126, Issue 21, p 213107 (год публикации - 2019).

2. Головин В.С., Шашкин И.С., Слипченко С.О., Пихтин Н.А., Копьев П.С. Выгорание продольного пространственного провала (LSHB) в мощных полупроводниковых лазерах: численный анализ Quantum Electronics, - (год публикации - 2020).

3. Золотарев В.В., Лешко А.Ю., Шамахов В.В., Николаев Д.Н., Головин В.С., Слипченко С.О., Пихтин Н.А. Continuous wave and pulse (2–100 ns) high power AlGaAs/GaAs laser diodes (1050 nm) based on high and low reflective 13th order DBR Semiconductor Science and Technology, 35(1) 015009 (год публикации - 2020).

4. Подоскин А.А., Головин В.С., Гаврина П.С., Веселов Д.А., Золотарев В.В., Шамахов В.В., Николаев Д.Н., Лешко А.Ю., Слипченко С.О., Пихтин Н.А., Копьев П.С. Ultrabroad tuning range (100  nm) of external-cavity continuous-wave high-power semiconductor lasers based on a single InGaAs quantum well Applied Optics, Vol. 58, Issue 33, pp. 9089-9093 (год публикации - 2019).

5. Слипченко С.О., Подоскин А.А., Головин В.С., Гаврина П.С., Шамахов В.В., Николаев Д.Н., Золотарев В.В., Пихтин Н.А., Багаев Т.А., Ладугин М.А., Мармалюк А.А., Симаков В.А. Low-Voltage AlGaAs/GaAs Thyristors as High-Peak-Current Pulse Switches for High-Power Semiconductor Laser Pumping IEEE Transactions on Electron Devices, - (год публикации - 2019).

6. Слипченко С.О., Подоскин А.А., Головин В.С., Романович Д.Н., Шамахов В.В., Николаев Д.Н., Шашкин И.С., Пихтин Н.А., Багаев Т.А., Ладугин М.А., Мармалюк А.А., Симаков В.А. High peak optical power of 1ns pulse duration from laser diodes – low voltage thyristor vertical stack Optics Express, Vol. 27, Issue 22, pp. 31446-31455 (год публикации - 2019).

7. Соболева О.С., Юферев В.С., Подоскин А.А., Пихтин Н.А., Золотарев В.В., Головин В.С., Слипченко С.О. Numerical Study of Carrier Transport in n+/n/n+ GaAs/AlGaAs Heterostructure at High Current Densities IEEE Transactions on Electron Devices, - (год публикации - 2020).

8. Шамахов В.В., Николаев Д.Н., Головин В.С., Веселов Д.А., Слипченко С.О., Пихтин Н.А. Study of multimode semiconductor lasers with buried mesas Quantum Electronics, 49 (12), 1172–1174 (год публикации - 2019).

9. Шашкин И.С., Лешко А.Ю., Николаев Д.Н., Шамахов В.В., Веселов Д.А., Рудова Н.А., Бахвалов К.В., Золотарев В.В., Слипченко С.О., Пихтин Н.А., Копьев П.С. Одномодовые лазеры (1050нм) мезаполосковой конструкции на основе гетероструктуры AlGaAs/GaAs со сверхузким волноводом Semiconductors, - (год публикации - 2020).

10. Шашкин И.С., Лешко А.Ю., Николаев Д.Н., Шамахов В.В., Рудова Н.А., Бахвалов К.В., Лютецкий А.В., Капитонов В.А., Золотарев В.В., Слипченко С.О., Пихтин Н.А., Копьев П.С. Излучательные характеристики мощных полупроводниковых лазеров (1060нм) с узким мезаполосковым контактом на основе асимметричных гетероструктур AlGaAs/GaAs с широким волноводом Semiconductors, - (год публикации - 2020).

11. Шашкин И.С., Подоскин А.А., Головин В.С., Гаврина П.С., Веселов Д.А., Золотарев В.В., Шамахов В.В., Николаев Д.Н., С.О. Слипченко, Н.А. Пихтин, П.С. Копьев Properties of external-cavity high-power semiconductor lasers based on a single InGaAs quantum well at high pulsed current pump Journal of the Optical Society of America B, - (год публикации - 2020).


Аннотация результатов, полученных в 2020 году
Работа посвящена разработке и исследованию многоэлементных фотонных схем на основе полупроводниковых наногетероструктур для мощных источников лазерного излучения. В рамках второго этапа проекта основные работы проводились в четырех направлениях: (1) разработка моделей лазерных излучателей, в том числе многоэлементных линеек, работающих при сверхвысоких уровнях возбуждения, (2) разработка принципов селективной эпитаксии в рамках МОС-гидридной технологии, процессов плазмохимического травления и высокотемпературного отжига, (3) исследование надежности лазерных излучателей и разработка неразрушающих методов контроля развития дефектов, (4) разработка и экспериментальные исследования как одиночных одномодовых и маломодовых мощных полупроводниковых лазеров так и линеек на их основе, работающих в условиях сверхвысоких уровней возбуждения в том числе с субнаносекундными длительностями импульсов. В ходе теоретических работ и проводимого моделирования была разработка модель многоэлементных линеек одномодовых и маломодовых излучателей, работающих при сверхвысоких уровнях возбуждения. В рамках разработанной модели энергетического баланса с учетом эффектов насыщения скорости дрейфа были получены двумерные распределения плотностей тока и концентраций носителя заряда в слоях гетероструктуры. Данные результаты использовались в расчете модовых структур волноводов многоэлементных линеек. На основе разработанных моделей была проведена оптимизация параметров гетероструктуры и конструкции лазерного кристалла, для обеспечения одномодового и маломодового режима работы линеек лазерных диодов при сверхвысоких уровнях возбуждения. Расчеты продемонстрировали, что ширина меза-канавы между излучателями 15мкм являет границей несвязности для нулевых мод (TEM00). Также установлено, что модовый состав излучателя не зависит от тепловой мощности в широком диапазоне температур. Исследования в области эпитаксиальных технологий были направленны на разработку селективного роста гетероструктур с квантовыми ямами InGaAs на подложках GaAs (100) с рисунком из чередующихся полос с использованием МОС-гидридной эпитаксии. Впервые были проведены комплексные исследования с пространственным разрешением свойств гетероструктур и слоев, полученных методом селективной эпитаксии. Было обнаружено, что спектры фотолюминесценции, измеренные от края к центру окна, демонстрируют максимальное синее смещение на 14 и 19 мэВ при температурах 80 и 300K, соответственно. В структурах, выращенных с использованием селективной эпитаксии, выявлено сильное изменение морфологии поверхности в окне от центра к краю, что объясняется изменением локальной разориентации слоя из-за локального изменения скорости роста по ширине окна. Исследованы режимы плазмо-химического травления для селектированного профилирования планарной поверхности полупроводниковой гетероструктуры, используемой для селективного роста. Проведены исследования влияния высокотемпературного отжига для восстановления свойств поверхности. Установлено, что использование отжига не вносит существенные изменения в интенсивность и ширину фотолюминесценции. На основе проведенных исследований был разработан дизайн для линейки, состоящей из 10 активных элементов, которая обеспечивает однородность излучения от всех элементов по длине волны при использовании селективной эпитаксии. Также была разработана и исследована конструкция гетероструктуры, в которой активные области были интегрированы через туннельные переходы. Исследование качества выращенных гетероструктур с помощью неразрушающих методов контроля продемонстрировало, что на исследованной пластине практически отсутствуют ростовые макродефекты. Анализ экспериментально измеренных характеристик лазерных излучателей продемонстрировал высокую однородность между образцами. Проведение тестирования надёжности образцов в непрерывном и квазинепрерывном режимах показало, что основным ограничивающим максимальную выходную оптическую мощность и время работы лазеров фактором является разрушение переднего зеркала. Кроме того, вид просветляющего покрытия после наработки свидетельствует о серьёзном тепловом воздействии. Экспериментальные исследования одномодовых и маломодовых одиночных лазеров с широкой апертурой показали, что существенное расширение выходной излучающей апертуры (до 800мкм), позволяет сместить эффект насыщения ВтАХ в область больших токов и поднять пиковую выходную оптическую мощность лазерных импульсов нс длительностью с 36Вт до 57Вт. Проведенные исследования импульсных полупроводниковых лазеров при высокой температуре (90оС) показали, что разработанный дизайн гетероструктуры позволяет сохранить эффективную работу полупроводниковых лазеров и достичь значений выходной оптической мощности 43Вт/122А/100мкм, сравнимых с лучшими мировыми результатами. Проведенные исследования показали, что использование расширенных латеральных волноводов мезаполосковой конструкции (до 10мкм), оптимизированных для работы в маломодовом режиме, позволяет существенно увеличить непрерывную выходную оптическую мощность до 2.6Вт без заметного ухудшения качества лазерного излучения (яркость 3.7 Вт/(мм×мрад)), при этом максимальная пиковая мощность в импульсном режиме достигала 5.1Вт. Исследования, посвященные импульсному режиму генерации с высокой амплитудой токов и большой частотой повторения, были направленны на разработку вертикальных сборок тиристор-ключ минилинейка полупроводниковых лазеров. Были продемонстрированы рекордные значения выходной оптической мощности 85Вт, при частоте 10кГц и длительности импульса 15нс, а также пиковая оптическая мощность 47Вт, при частоте 1МГц и длительности импульса 6.4нс. Экспериментально продемонстрировано, что работа в высокочастотном режиме не приводит к существенному разогреву, как 2D тиристора-ключа, так и лазерной минилинейки. В ходе работы были продолжены исследования излучательных характеристик в режиме генерации суб-нс импульсов для минилинеек полупроводниковых лазеров. Разработанные подходы по оптимизации дизайна гетероструктуры и конструкции чипа ключа позволили как достичь режима суб-нс генерации (200пс), так и существенно повысить выходную оптическую мощность (11.5Вт) и частоту повторения (1МГц). Исследования фундаментальных процессов, протекающих в полупроводниковых лазерах, были сфокусированы на исследования зависимостей внутренних оптических потерь от тока инжекции. Проведенная работа позволила установить взаимосвязи зависимостей внутренних оптических потерь и внутреннего квантового выхода с температурными зависимостями порогового тока и наклона ВтАХ лазеров, характеризуемыми температурами Т0 и Т1. Эксперименты продемонстрировали строгую связь насыщения ВтАХ лазеров с резким падением внутреннего квантового выхода, который проявляется, начиная с некоторой температуры чипа, определяемой конструкцией активной области гетероструктуры. Высокая температурная стабильность характеристик гетероструктуры с более широкозонным волноводом обеспечивалась большой глубиной квантовых ям. Были проведены исследования подходов модовой селекции излучения одиночных лазеров и минилинеек на их основе. На основе сравнения экспериментальных измерений 4 гетероструктур различного дизайна проведены исследования вытекающей моды. Показано, что наличие вытекающего излучения в ряде гетероструктур не отразилось на полной выходной оптической мощности и не вызвало значительных оптических потерь. Для лазеров с малым скачком показателя преломления волновод-эмиттер эффект вытекания усиливается и может привести как к снижению мощности, так и к появлению особенностей модовой структуры излучения. Экспериментально продемонстрировано, что параметры лазерного резонатора сильно влияют на эффект вытекания, что особенно актуально для длинных кристаллов (до 6 мм) с сильным просветлением выходных зеркал. С целью исследования режимов генерации лазерных импульсов микролинеек на основе несвязных одномодовых и маломодовых излучателей были проведены разработка и исследования лазерных линеек по 10 излучателей с апертурой каждого излучателя - 6мкм. Получена непрерывная выходная оптическая мощность 7 Вт и пиковая мощность 18 Вт на длине волны 1075 нм, что говорит о высокой яркости разработанных лазерных линеек. При одинаковой выходной оптической мощности параллельное дальнее поле линеек одномодовых излучателей имеет вид гауссова распределения в отличие от лазеров с широким полосковым контактом. На основе проведенных исследований и полученных результатов были опубликованы или приняты в печать набор статей в ведущих научных журналах: IEEE Photonics Technology Letters, IEEE Transactions on Electron Devices, Quantum Electronics, Semiconductor Science and Technology. Участники коллектива активно выступают на международных и российских конференция: 19th International Conference Laser Optics, SPIE Photonics West 2020, XXIV Международный симпозиум «Нанофизика и наноэлектроника».

 

Публикации

1. Бобрецова Ю.К., Веселов Д.А., Климов А.А., Крючков В.А., Шашкин И.С., Слипченко С.О., Пихтин Н.А. Вытекание излучения из волновода мощных полупроводниковых AlGaAs/InGaAs/GaAs-лазеров Quantum Electronics, 50, 8, стр 722-726 (год публикации - 2020).

2. Бобрецова Ю.К., Веселов Д.А., Подоскин А.А., Слипченко С.О., Ладугин М.А., Багаев Т.А., Мармалюк А.А., Пихтин Н.А. Исследование поглощения на свободных носителях в волноводных слоях полупроводниковых лазерных гетероструктур QUANTUM ELECTRONICS, - (год публикации - 2021).

3. Гаврина П.С., Подоскин А.А., Фомин Е.В., Веселов Д.А., Шамахов В.В., Слипченко С.О., Пихтин Н.А., Копьев П.С. Ватт-амперные характеристики мощных импульсных полупроводниковых лазеров (1060 нм), работающих при повышенных температурах (до 90 °С) QUANTUM ELECTRONICS, - (год публикации - 2021).

4. Слипченко С.О., Золотарев В.В., Лешко А.Ю., Подоскин А.А., Шамахов В.В., Капитонов В.А., Копьев П.С., Пихтин Н.А. High-power semiconductor lasers with surface diffraction grating (1050nm) Proc. SPIE 11301, Novel In-Plane Semiconductor Lasers XIX, 11301, стр 113011U (год публикации - 2020).

5. Слипченко С.О., Подоскин А.А., Головин В.С, Растегаева М.Г., Казакова А.С., Воронкова Н.В., Пихтин Н.А., Багаев Т.А., Ладугин М.А., Падалица М.А., Мармалюк А.А., Симаков В.А. High Power and Repetion Rate Nanosecond Pulse Generation in “Diode Laser – Thyristor” Stacks IEEE Photonics Technology Letters, - (год публикации - 2021).

6. Слипченко С.О., Подоскин А.А., Головин В.С., Пихтин Н.А., Копьев П.С. Near-field dynamics of ultra-wide-aperture(800 µm) diode lasers under nanosecond pulse excitation IEEE Photonics Technology Letters, - (год публикации - 2021).

7. Слипченко С.О., Подоскин А.А., Романович Д.Н., Пихтин Н.А., Багаев Т.А., Ладугин М.А., Мармалюк А.А., Симаков В.А., Копьев П.С. Hybrid vertically integrated thyristor-semiconductor laser assemblies for generating ns laser pulses Proc. SPIE 11284, Smart Photonic and Optoelectronic Integrated Circuits, 11284, стр 1128425 (год публикации - 2020).

8. Слипченко С.О., Соболева О.С., Бобрецова Ю.К., Гаврина П.С., Рудова Н.А., Копьев П.С. Energy balance model of high-power semiconductor lasers at high-pumping current Proc. SPIE 11274, Physics and Simulation of Optoelectronic Devices, 11274, стр 112740K (год публикации - 2020).

9. Слипченко С.О., Шашкин И.С., Шамахов В.В., Николаев Д.Н., Веселов Д.А., Бобрецова Ю.К., Лютецкий А.В., Пихтин Н.А., Копьев П.С. Single-mode AlGaAs/InGaAs/GaAs lasers with a ultra narrow waveguide heterostructure Proc. SPIE 11274, Physics and Simulation of Optoelectronic Devices, 11274, стр 112742C (год публикации - 2020).

10. Соболева О.С., Золотарев В.В., Головин В.С., Слипченко С.О., Пихтин Н.А. The Effect of the Carrier Drift Velocity Saturation in High-Power Semiconductor Lasers at Ultrahigh Drive Currents IEEE Transactions on Electron Devices, 67, 11, стр 4977-4982 (год публикации - 2020).

11. Шашкин И.С., Лешко А.Ю., Шамахов В.В., Воронкова Н.В., Капитонов В.А., Бахвалов К.В., Слипченко С.О., Пихтин Н.А., Копьев П.С. Мощные непрерывные лазеры InGaAs/AlGaAs (1070нм) с расширенным латеральным волноводом мезаполосковой конструкции SEMICONDUCTORS, - (год публикации - 2021).

12. Шашкин И.С., Лешко А.Ю., Шамахов В.В., Романович Д.Н., Капитонов В.А., Бахвалов К.В., Слипченко С.О., Пихтин Н.А., Копьев П.С. Исследование динамики выходной оптической мощности полупроводниковых лазеров (1070 nm) с маломодовым латеральным волноводом мезаполосковой конструкции при сверхвысоких токах накачки Technical Physics Letters, - (год публикации - 2021).


Аннотация результатов, полученных в 2021 году
Работа посвящена разработке и исследованию интегральных многоэлементных фотонных схем на основе полупроводниковых наногетероструктур с использованием технологии селективной эпитаксии для мощных источников лазерного излучения. В рамках третьего этапа проекта основные работы проводились в четырех направлениях: (1) разработка и экспериментальные исследования как одиночных мощных полупроводниковых лазеров со сверхширокой апертурой излучения так и линеек и стеков на их основе, работающих в непрерывном, квазинепрерывном и импульсном режиме инжекции тока, (2) разработка моделей лазерных излучателей, в том числе многоэлементных с вертикально интегрированной решеткой активных областей, (3) разработка принципов селективной эпитаксии в рамках МОС-гидридной технологии, разработка постростовых подходов формирования распределенных брэгговских элементов на поверхности гетероструктур, (4) исследование надежности лазерных излучателей. (1) Разработаны и исследованы полупроводниковые лазеры на основе гетероструктур с профилированными активными областями, обеспечивающими одномодовый режим генерации при сверхшироких апертурах. Экспериментальные исследования характеристик данных микроструктурированных линеек одномодовых лазеров на основе несвязанных латеральных волноводов в непрерывном и импульсном режиме показали, что оптимизация гетероструктуры позволяет повысить плотность заполнения латеральной апертуры. Для экспериментальных образцов микролинеек, состоящих из 10 полосков шириной 6.5 мкм, была достигнута выходная оптическая мощность 5Вт в непрерывном режиме и 26Вт/37А в импульсном режиме (130нс, 1кГц). Параллельное дальнее поля не превышало 12 градусов и сохраняло гауссову форму (как в непрерывном, так и в импульсном режиме). Эксперименты по измерению ближнего поля продемонстрировали отсутствие общей супермоды и несвязанность для линейки латеральных волноводов. Были разработаны и исследованы импульсные источники лазерного излучения 910нм на основе вертикальных решеток в виде туннельносвязанных излучающих AlGaAs/InGaAs/GaAs гетероструктур, обеспечивающие повышения яркости лазерного излучения. Конструкции микролинеек включали 3 полоска с шириной излучающей области 800мкм. Для импульсной накачки была разработана компактная плата-генератор импульсов тока 750А/100нс. В результате продемонстрирована возможность генерации лазерных импульсов 1150Вт/750А/25C, 1030Вт/750А/50C и 905Вт/720А/75C. На основе гетерострукутр с двойной асимметрией и градиентными волноводными слоями разработаны линейки полупроводниковых лазеров (1060нм) со сверхширокой излучающей апертуры и стеки на их основе, для генерации пиковой оптической мощности кВт уровня в импульсном режиме. Была продемонстрирована выходная пиковая оптическая мощность 290Вт для единичного излучателя и 1400Вт для стека, состоящего из 3 микролинеек с тремя излучателями каждая, при накачке 100нс импульсами с частотой 1кГц. Максимальная мощность стека была ограничена возможностями генератора тока, а не насыщением ВтАХ лазеров. На основе асимметричных гетероструктур с активной областью из одиночной квантовой ямы разработаны источники для квазинепрерывного и непрерывного режима генерации со сверхширокой апертурой (800мкм). Одиночные излучатели с апертурой 800мкм продемонстрировали максимальную пиковую оптическую мощность 83Вт на 97А при накачке импульсами тока длительностью 1мс. Экспериментально исследованы подходы по модовой селекции в микролинейках одномодовых лазеров с профилированными активными областями. Показано, что рассчитанный коэффициент оптической связи (10^-4) позволяет провести селекцию мод во внешнем резонаторе и обеспечить условия для устойчивой генерации на общей моде для ближайших волноводов. Показано, что работа на общей моде позволяет существенно снизить расходимость излучения до значения 1 градус, что белее чем на порядок ниже, чем в микролинейке с оптически не связанными волноводами. Разработаны лазерные гетероструктуры с туннельными p-n переходами, работающие на общей моде на длине волны 1040нм. Продемонстрирована лазерная генерация в подобных гетероструктурах с пиковой мощностью 10Вт/100нс. (2) В ходе теоретических работ и проводимого моделирования была разработана базовая статическая 2D модель, описывающая транспорт носителей заряда перпендикулярно слоям гетероструктуры и содержащая лазерную модель, учитывающую моды поперечного волновода и распределение поля вдоль резонатора. Показано, что эффект продольного выжигания носителей заряда приводит к снижению выходной оптической мощности полупроводниковых лазеров, что сильнее выражено при больших токах накачки и высокой асимметрии коэффициентов отражения зеркал резонатора. Была разработана базовая структура 3D модели, учитывающая двумерный транспорт носителей заряда и распространение лазерного излучения вдоль оси резонатора. Векторизации данных на примере базовых алгебраических задач позволила в несколько раз сократить время, требуемое для решения задачи. Для решения задачи транспорта в вертикально-интегрированных решетках активных областей была разработана модель, учитывающая туннелирование носителей заряда. Проведено сравнение результатов с экспериментальными ВАХ туннельного диода. Для поддержания достаточной эффективности туннелирования необходимо, чтобы легирование туннельного перехода было выше 5·10^19см-3. При этом для подавления токовых утечек целесообразно использовать тонкие (порядка 20 нм) широкозонные слои с высоким легированием, при этом достаточно одного барьера со стороны n-слоя туннельного перехода. На основе полученных результатов была разработана второе поколение гетероструктур с вертикально-интегрированными решетками активных областей, работающих на общей моде. На основе теории связанных мод были проведены расчеты спектров отражения поверхностного распределенного брэгговского зеркала (РБЗ) для гетероструктур со сверхшироким волноводом для вертикально-интегрированных решеток активных областей, работающей на общей моде высокого порядка. Показана возможность использования РБЗ высокого порядка для стабилизации и снижения ширины спектра лазерной генерации менее 1нм. Продемонстрировано, что условием достижения коэффициента отражения R>60% является величина фактора оптического ограничения общей волноводной моды высокого порядка в p-эмиттере Г>1%, а также клинообразная форма штриха РБЗ. (3) Исследования в области эпитаксиальных технологий были направленны на разработку селективного роста гетероструктур с квантовыми ямами InGaAs на подложках GaAs (100) с рисунком из чередующихся полос с использованием МОС-гидридной эпитаксии. Экспериментально и теоретически изучена эволюция морфологии поверхности слоя GaAs в окне, сформированном в маске SiO2. Экспериментально и теоретически показано, что для симметричной маски характерно слабое изменение ориентации ступеней роста в центральной части окна и близкий к 90 градусам разворот для крайних областей, при этом размер центральной области резко снижается при увеличении толщины слоя. В ходе исследований были выращены методом селективной эпитаксии структуры с квантовыми ямами InGaAs. Структуры отличались толщиной слоя GaAs на который осаждалась квантовая яма. Показано, что с увеличением толщины нижнего слоя GaAs от 0.12 до 1.2мкм длина волны максимума спектра фотолюминесценции смещается в длинноволновую область с 1021 до 1028нм, а также возрастает интенсивность спектров фотолюминесценции. С использованием двумерной транспортной модели, основанной на дрейф-диффузионном транспорте и учитывающей ударную ионизацию, а также модели двумерного волновода были исследованы базовые подходы к созданию зарощенных одномодовых лазеров. Показано, что наиболее оптимальной с точки зрения модовой селекции, а также ограничения протекания тока и сопротивления структуры была структура с низколегированным (5·10^16 cм-3) запирающим слоем n-AlGaAs 25-30% 1мкм, где блокирующее напряжение составило порядка 7В. В дальнейшем планируется оптимизация структуры по результатам экспериментов, что позволит сильнее ограничивать растекание тока. (4) Была разработана методика напыления просветляющих покрытий на основе пленок AlN с использованием технологии триодного ионно-плазменного напыления и методика тестирования надежности мощных непрерывных полупроводниковых лазеров на 1060нм. В результате была создана серия образцов с просветляющими покрытиями на основе SiO2 и AlN, для которых проводились измерения максимальной мощности, ограниченной разрушением кристалла. Проведенные исследования показали, что средняя достигаемая максимальная мощность для SiO2 на 1-2Вт превышает среднюю максимальную достигаемую мощность для лазеров и AlN. Максимальное значение мощности при температуре 10 градусов составило 23Вт. Измерения в импульсном режиме (100нс) показали, что максимальная мощность ограничена нетепловым насыщением ВтАХ, разрушений зеркал не наблюдалось. Для исследований долговременной надежности были разработаны деградационные стенды и источники питания, обеспечивающие круглосуточную наработку и мониторинг выходной оптической мощности. На данном этапе были начаты работы с образцами на основе SiO2 покрытий, работающими на длине волны 1060нм. На момент написания отчета ведется наработка 10 образцов на токе 5А и мощности 3.4Вт. 4 образца отработали 720часов без изменения мощности 1 образец продеградировал. 5 образцов нарабатываются 240часов без изменения мощности. Наработка продолжается. На следующем этапе планируется продолжить данную работу, в том числе для образцов с покрытием на основе AlN. По результатам проведенных работ были опубликованы или готовятся к публикации статьи в журналах: Semiconductors Science and Technology (Q1 i.f. 2.508), Nanomaterials (Q1 i.f. 5.346), IEEE Photonics Technology Letters (Q1 i.f. 2.992), Journal of Lightwave Technology (Q1 i.f. 4.142) Квантовая электроника (переводная версия Quantum Electronics, i.f. 1.022). Коллектив представлял полученные результаты на ряде ведущих конференций: 27th International Semiconductor Laser Conference, Potsdam, Germany, 10-14 Октября, 2021г; Conference on Lasers and Electro-Optics/Europe (CLEO®/Europe-EQEC 2021), Мюнхен, 21-25 июня 2021г; VIII Международный симпозиум по когерентному оптическому излучению полупроводниковых соединений и структур (КОИПСС 2021), Москва, 23-25 ноября 2021г. Результаты работ были представлены в СМИ со ссылкой на финансирование гранта: https://scientificrussia.ru/articles/ucenye-spbgetu-leti-i-fti-im-af-ioffe-razrabotali-tehnologiu-polucenia-materialov-dla-proizvodstva-kompaktnyh-lazerov?utm_source=yxnews&utm_medium=desktop&utm_referrer=https%3A%2F%2Fyandex.ru%2Fnews%2Fsearch%3Ftext%3D https://xn--80afdrjqf7b.xn--p1ai/news/10780/?utm_source=yxnews&utm_medium=desktop&utm_referrer=https%3A%2F%2Fyandex.ru%2Fnews%2Fsearch%3Ftext%3D https://www.nanonewsnet.ru/news/2021/uchenye-spbgetu-leti-fti-im-af-ioffe-razrabotali-tekhnologiyu-polucheniya-materialov-dlya- http://www.ras.ru/news/shownews.aspx?id=dd6b1af6-b0c8-4e80-8ad7-9c860bdbfea2#content Под эгидой РНФ была проведена международная школа «Физика лазеров» 17-18 ноября 2021г. В рамках заседаний школы были прочитаны лекции ведущими учеными и представителями фирм из России, Германии, Великобритании, Беларуси и США. В этих лекциях обсуждались самые последние достижения в области физики и технологии различных типов полупроводниковых лазеров. На школе присутствовало очно 26 и дистанционно 18 молодых участников.

 

Публикации

1. - УЧЕНЫЕ СПБГЭТУ «ЛЭТИ» И ФТИ ИМ. А.Ф. ИОФФЕ РАЗРАБОТАЛИ ТЕХНОЛОГИЮ ПОЛУЧЕНИЯ МАТЕРИАЛОВ ДЛЯ ПРОИЗВОДСТВА КОМПАКТНЫХ ЛАЗЕРОВ ЭЛЕКТРОННОЕ ПЕРИОДИЧЕСКОЕ ИЗДАНИЕ «НАУЧНАЯ РОССИЯ», 30.11.2021г. (год публикации - ).

2. - Ученые разработали технологию получения материалов для производства компактных лазеров Год науки и технологий РФ 21, 30.11.2021 (год публикации - ).

3. - Ученые СПбГЭТУ «ЛЭТИ» и ФТИ им. А.Ф. Иоффе разработали технологию получения материалов для производства компактных лазеров Некоммерческое on-line издание Nanotechnology News Network, 30.11.2021 (год публикации - ).

4. - Технология получения материалов для производства компактных лазеров разработана при участии молодых ученых ЛЭТИ Сайт Российской Академии Наук, 30.11.2021 (год публикации - ).

5. Бобрецова Ю. К., Веселов Д.А., Климов А.А., Бахвалов К.В., Шамахов В.В., Слипченко С.О., Андрюшкин В.В., Пихтин Н.А. Optical absorption in a waveguide based on an n-type AlGaAs heterostructure Quantum Electronics, 51(11) 987-991 (год публикации - 2021).

6. Веселов Д.А., Бобрецова Ю.К., Климов А.А., Бахвалов К.В., Слипченко С.О., Пихтин Н.А. Internal optical loss and internal quantum efficiency of a high-power GaAs laser operating in the CW mode Semiconductor Science and Technology, 36 115005 (год публикации - 2021).

7. Слипченко С.О., Подоскин А.А., Веселов Д.А., Ефремов Л.С., Золотарев В.В., Казакова А.Е., Копьев П.С., Пихтин Н.А. Вертикальные стеки мощных импульсных (100нc) полупроводниковых лазеров кВт уровня пиковой мощности на основе мезаполосковых волноводов со сверхширокой апертурой (800мкм) на длине волны 1060нм Квантовая электроника, - (год публикации - 2022).

8. Слипченко С.О., Подоскин А.А., Веселов Д.А., Стрелец В.А., Рудова Н.А., Пихтин Н.А., Багаев Т.А., Ладугин М.А., Мармалюк А.А., Копьев П.С. Tunnel-coupled laser diode microarray as a kW-level 100-ns pulsed optical power source (λ=910 nm) IEEE Photonics Technology Letters, - (год публикации - 2022).

9. Слипченко С.О., Подоскин А.А., Гаврина П.С., Пихтин Н.А., Копьев П.С., Багаев Т.А., Ладугин М.А., Падалица А.А., Мармалюк А.А. High-power pulsed semiconductor lasers (905 nm) with an ultra-wide aperture (800 µm) based on epitaxially integrated triple heterostructures 2021 Conference on Lasers and Electro-Optics Europe and European Quantum Electronics Conference, CLEO/Europe-EQEC 2021, 9541707 (год публикации - 2021).

10. Слипченко С.О., Подоскин А.А., Головин В.С., Растегаева М.Г., Казакова А.С., Воронкова Н.В., Пихтин Н.А., Багаев Т.А., Ладугин М.А., Падалица А.А., Мармалюк А.А., Симаков В.А. Low-Voltage Thyristor Heterostructure for High-Current Pulse Generation at High Repetition Rate IEEE Transactions on Electron Devices, 68 (6) 2855-2860 (год публикации - 2021).

11. Слипченко С.О., Романович Д.Н., Гаврина П.С., Веселов Д.А., Багаев Т.А., Ладугин М.А., Марамалюк А.А., Пихтин Н.А. Мощные импульсные полупроводниковые лазеры (910нм) мезаполосковой конструкции со сверхширокой излучающей апертурой на основе туннельно-связанных гетероструктур InGaAs/AlGaAs/GaAs Квантовая электроника, - (год публикации - 2022).

12. Слипченко С.О., Романович Д.Н., Капитонов В.А., Бахвалов К.В., Пихтин Н.А., Копьев П.С. Квазинепрерывные мощные полупроводниковые лазеры (1060нм) со сверхширокой излучающей апертурой Квантовая Электроника, - (год публикации - 2022).

13. Шамахов В.В., Николаев Д.Н., Слипченко С.О., Фомин Е.В., Смирнов А.Н., Елисеев И.А., Пихтин Н.А., Копьев П.С. Surface Nanostructuring during Selective Area Epitaxy of Heterostructures with InGaAs QWs in the Ultra-Wide Windows Nanomaterials, 11(1), 11 (год публикации - 2021).