Abstract

The microcavity and the influence of nonradiative recombination can control spontaneous emission. An analytic resolution of rate equation is studied for microcavity lasers. The relationship between output properties and structural parameters of multi-quantum wells (MQWs) is obtained. One of the most important consequences of the increased spontaneous emission factor is the reduction of laser threshold. It is found that the characteristic curve of a "thresholdless" laser is strongly nonradiative depopulation-dependent. The light output is increased by the enhanced well number and the reduced width. In particular, there is an optimal well number corresponding to the lowest threshold current density for MQW structure in the microcavity lasers.

© 2008 Chinese Optics Letters

PDF Article

References

  • View by:
  • |
  • |
  • |

  1. E. M. Purcell, Phys. Rev. 69, 681 (1946).
  2. E. Fermi, Rev. Mod. Phys. 4, 87 (1932).
  3. K. J. Vahala, Nature 424, 839 (2003).
  4. S. L. McCall, A. F. J. Levi, R. E. Slusher, S. J. Pearton, and R. A. Logan, Appl. Phys. Lett. 60, 289 (1992).
  5. A. F. J. Levi, R. E. Slusher, S. L. McCall, T. Tanbun-Ek, D. L. Coblentz, and S. J. Pearton, Electron. Lett. 28, 1010 (1992).
  6. C. J. Chang-Hansnain, Opt. Photon. News 9, (3) 34 (1998).
  7. D. Englund, D. Fattal, E. Waks, G. Solomon, B. Zhang, T. Nakaoka, Y. Arakawa, Y. Yamamoto, and J. Vuckovic, Phys. Rev. Lett. 95, 013904 (2005).
  8. M. Loncar, T. Yoshie, A. Scherer, P. Gogna, and Y. Qiu, Appl. Phys. Lett. 81, 2680 (2002).
  9. S. Strauf, K. Hennessy, M. T. Rakher, Y.-S. Choi, A. Badolato, L. C. Andreani, E. L. Hu, P. M. Petro, and D. Bouwmeester, Phys. Rev. Lett. 96, 127404 (2006).
  10. H. Altug, D. Englund, and J. Vuckovic, Nature Phys. 2, 484 (2006).
  11. J. M. Gérard, B. Sermage, B. Gayral, B. Legrand, E. Costard, and V. Tierry-Mieg, Phys. Rev. Lett. 91, 1110 (1998).
  12. H. Zheng, Chin. J. Semiconductor (in Chinese) 18, 481 (1997).
  13. H. Yokoyama and S. D. Brorson, J. Appl. Phys. 66, 4801 (1989).
  14. G. Bjorik and Y. Yamamoto, IEEE J. Quantum Electron. 27, 2386 (1991).
  15. S. Haroche and D. Kleppner, Physic Today 42, (1) 24 (1989).
  16. G. P. Agrawal and N. K. Dutta, Semiconductor Lasers (2nd edn.) (Van Nostrand Reinhold, New York, 1993) 238, 455.
  17. D. OBrien, S. P. Hegarty, G. Huyet, and A. V. Uskov, Opt. Lett. 29, 1072 (2004).

2006 (2)

S. Strauf, K. Hennessy, M. T. Rakher, Y.-S. Choi, A. Badolato, L. C. Andreani, E. L. Hu, P. M. Petro, and D. Bouwmeester, Phys. Rev. Lett. 96, 127404 (2006).

H. Altug, D. Englund, and J. Vuckovic, Nature Phys. 2, 484 (2006).

2005 (1)

D. Englund, D. Fattal, E. Waks, G. Solomon, B. Zhang, T. Nakaoka, Y. Arakawa, Y. Yamamoto, and J. Vuckovic, Phys. Rev. Lett. 95, 013904 (2005).

2004 (1)

2003 (1)

K. J. Vahala, Nature 424, 839 (2003).

2002 (1)

M. Loncar, T. Yoshie, A. Scherer, P. Gogna, and Y. Qiu, Appl. Phys. Lett. 81, 2680 (2002).

1998 (2)

C. J. Chang-Hansnain, Opt. Photon. News 9, (3) 34 (1998).

J. M. Gérard, B. Sermage, B. Gayral, B. Legrand, E. Costard, and V. Tierry-Mieg, Phys. Rev. Lett. 91, 1110 (1998).

1997 (1)

H. Zheng, Chin. J. Semiconductor (in Chinese) 18, 481 (1997).

1992 (2)

S. L. McCall, A. F. J. Levi, R. E. Slusher, S. J. Pearton, and R. A. Logan, Appl. Phys. Lett. 60, 289 (1992).

A. F. J. Levi, R. E. Slusher, S. L. McCall, T. Tanbun-Ek, D. L. Coblentz, and S. J. Pearton, Electron. Lett. 28, 1010 (1992).

1991 (1)

G. Bjorik and Y. Yamamoto, IEEE J. Quantum Electron. 27, 2386 (1991).

1989 (2)

S. Haroche and D. Kleppner, Physic Today 42, (1) 24 (1989).

H. Yokoyama and S. D. Brorson, J. Appl. Phys. 66, 4801 (1989).

1946 (1)

E. M. Purcell, Phys. Rev. 69, 681 (1946).

1932 (1)

E. Fermi, Rev. Mod. Phys. 4, 87 (1932).

Altug, H.

H. Altug, D. Englund, and J. Vuckovic, Nature Phys. 2, 484 (2006).

Andreani, L. C.

S. Strauf, K. Hennessy, M. T. Rakher, Y.-S. Choi, A. Badolato, L. C. Andreani, E. L. Hu, P. M. Petro, and D. Bouwmeester, Phys. Rev. Lett. 96, 127404 (2006).

Arakawa, Y.

D. Englund, D. Fattal, E. Waks, G. Solomon, B. Zhang, T. Nakaoka, Y. Arakawa, Y. Yamamoto, and J. Vuckovic, Phys. Rev. Lett. 95, 013904 (2005).

Badolato, A.

S. Strauf, K. Hennessy, M. T. Rakher, Y.-S. Choi, A. Badolato, L. C. Andreani, E. L. Hu, P. M. Petro, and D. Bouwmeester, Phys. Rev. Lett. 96, 127404 (2006).

Bjorik, G.

G. Bjorik and Y. Yamamoto, IEEE J. Quantum Electron. 27, 2386 (1991).

Bouwmeester, D.

S. Strauf, K. Hennessy, M. T. Rakher, Y.-S. Choi, A. Badolato, L. C. Andreani, E. L. Hu, P. M. Petro, and D. Bouwmeester, Phys. Rev. Lett. 96, 127404 (2006).

Brorson, S. D.

H. Yokoyama and S. D. Brorson, J. Appl. Phys. 66, 4801 (1989).

Chang-Hansnain, C. J.

C. J. Chang-Hansnain, Opt. Photon. News 9, (3) 34 (1998).

Choi, Y.-S.

S. Strauf, K. Hennessy, M. T. Rakher, Y.-S. Choi, A. Badolato, L. C. Andreani, E. L. Hu, P. M. Petro, and D. Bouwmeester, Phys. Rev. Lett. 96, 127404 (2006).

Coblentz, D. L.

A. F. J. Levi, R. E. Slusher, S. L. McCall, T. Tanbun-Ek, D. L. Coblentz, and S. J. Pearton, Electron. Lett. 28, 1010 (1992).

Costard, E.

J. M. Gérard, B. Sermage, B. Gayral, B. Legrand, E. Costard, and V. Tierry-Mieg, Phys. Rev. Lett. 91, 1110 (1998).

Englund, D.

H. Altug, D. Englund, and J. Vuckovic, Nature Phys. 2, 484 (2006).

D. Englund, D. Fattal, E. Waks, G. Solomon, B. Zhang, T. Nakaoka, Y. Arakawa, Y. Yamamoto, and J. Vuckovic, Phys. Rev. Lett. 95, 013904 (2005).

Fattal, D.

D. Englund, D. Fattal, E. Waks, G. Solomon, B. Zhang, T. Nakaoka, Y. Arakawa, Y. Yamamoto, and J. Vuckovic, Phys. Rev. Lett. 95, 013904 (2005).

Fermi, E.

E. Fermi, Rev. Mod. Phys. 4, 87 (1932).

Gayral, B.

J. M. Gérard, B. Sermage, B. Gayral, B. Legrand, E. Costard, and V. Tierry-Mieg, Phys. Rev. Lett. 91, 1110 (1998).

Gérard, J. M.

J. M. Gérard, B. Sermage, B. Gayral, B. Legrand, E. Costard, and V. Tierry-Mieg, Phys. Rev. Lett. 91, 1110 (1998).

Gogna, P.

M. Loncar, T. Yoshie, A. Scherer, P. Gogna, and Y. Qiu, Appl. Phys. Lett. 81, 2680 (2002).

Haroche, S.

S. Haroche and D. Kleppner, Physic Today 42, (1) 24 (1989).

Hegarty, S. P.

Hennessy, K.

S. Strauf, K. Hennessy, M. T. Rakher, Y.-S. Choi, A. Badolato, L. C. Andreani, E. L. Hu, P. M. Petro, and D. Bouwmeester, Phys. Rev. Lett. 96, 127404 (2006).

Hu, E. L.

S. Strauf, K. Hennessy, M. T. Rakher, Y.-S. Choi, A. Badolato, L. C. Andreani, E. L. Hu, P. M. Petro, and D. Bouwmeester, Phys. Rev. Lett. 96, 127404 (2006).

Huyet, G.

Kleppner, D.

S. Haroche and D. Kleppner, Physic Today 42, (1) 24 (1989).

Legrand, B.

J. M. Gérard, B. Sermage, B. Gayral, B. Legrand, E. Costard, and V. Tierry-Mieg, Phys. Rev. Lett. 91, 1110 (1998).

Levi, A. F. J.

S. L. McCall, A. F. J. Levi, R. E. Slusher, S. J. Pearton, and R. A. Logan, Appl. Phys. Lett. 60, 289 (1992).

A. F. J. Levi, R. E. Slusher, S. L. McCall, T. Tanbun-Ek, D. L. Coblentz, and S. J. Pearton, Electron. Lett. 28, 1010 (1992).

Logan, R. A.

S. L. McCall, A. F. J. Levi, R. E. Slusher, S. J. Pearton, and R. A. Logan, Appl. Phys. Lett. 60, 289 (1992).

Loncar, M.

M. Loncar, T. Yoshie, A. Scherer, P. Gogna, and Y. Qiu, Appl. Phys. Lett. 81, 2680 (2002).

McCall, S. L.

S. L. McCall, A. F. J. Levi, R. E. Slusher, S. J. Pearton, and R. A. Logan, Appl. Phys. Lett. 60, 289 (1992).

A. F. J. Levi, R. E. Slusher, S. L. McCall, T. Tanbun-Ek, D. L. Coblentz, and S. J. Pearton, Electron. Lett. 28, 1010 (1992).

Nakaoka, T.

D. Englund, D. Fattal, E. Waks, G. Solomon, B. Zhang, T. Nakaoka, Y. Arakawa, Y. Yamamoto, and J. Vuckovic, Phys. Rev. Lett. 95, 013904 (2005).

OBrien, D.

Pearton, S. J.

A. F. J. Levi, R. E. Slusher, S. L. McCall, T. Tanbun-Ek, D. L. Coblentz, and S. J. Pearton, Electron. Lett. 28, 1010 (1992).

S. L. McCall, A. F. J. Levi, R. E. Slusher, S. J. Pearton, and R. A. Logan, Appl. Phys. Lett. 60, 289 (1992).

Petro, P. M.

S. Strauf, K. Hennessy, M. T. Rakher, Y.-S. Choi, A. Badolato, L. C. Andreani, E. L. Hu, P. M. Petro, and D. Bouwmeester, Phys. Rev. Lett. 96, 127404 (2006).

Purcell, E. M.

E. M. Purcell, Phys. Rev. 69, 681 (1946).

Qiu, Y.

M. Loncar, T. Yoshie, A. Scherer, P. Gogna, and Y. Qiu, Appl. Phys. Lett. 81, 2680 (2002).

Rakher, M. T.

S. Strauf, K. Hennessy, M. T. Rakher, Y.-S. Choi, A. Badolato, L. C. Andreani, E. L. Hu, P. M. Petro, and D. Bouwmeester, Phys. Rev. Lett. 96, 127404 (2006).

Scherer, A.

M. Loncar, T. Yoshie, A. Scherer, P. Gogna, and Y. Qiu, Appl. Phys. Lett. 81, 2680 (2002).

Sermage, B.

J. M. Gérard, B. Sermage, B. Gayral, B. Legrand, E. Costard, and V. Tierry-Mieg, Phys. Rev. Lett. 91, 1110 (1998).

Slusher, R. E.

S. L. McCall, A. F. J. Levi, R. E. Slusher, S. J. Pearton, and R. A. Logan, Appl. Phys. Lett. 60, 289 (1992).

A. F. J. Levi, R. E. Slusher, S. L. McCall, T. Tanbun-Ek, D. L. Coblentz, and S. J. Pearton, Electron. Lett. 28, 1010 (1992).

Solomon, G.

D. Englund, D. Fattal, E. Waks, G. Solomon, B. Zhang, T. Nakaoka, Y. Arakawa, Y. Yamamoto, and J. Vuckovic, Phys. Rev. Lett. 95, 013904 (2005).

Strauf, S.

S. Strauf, K. Hennessy, M. T. Rakher, Y.-S. Choi, A. Badolato, L. C. Andreani, E. L. Hu, P. M. Petro, and D. Bouwmeester, Phys. Rev. Lett. 96, 127404 (2006).

Tanbun-Ek, T.

A. F. J. Levi, R. E. Slusher, S. L. McCall, T. Tanbun-Ek, D. L. Coblentz, and S. J. Pearton, Electron. Lett. 28, 1010 (1992).

Tierry-Mieg, V.

J. M. Gérard, B. Sermage, B. Gayral, B. Legrand, E. Costard, and V. Tierry-Mieg, Phys. Rev. Lett. 91, 1110 (1998).

Uskov, A. V.

Vahala, K. J.

K. J. Vahala, Nature 424, 839 (2003).

Vuckovic, J.

H. Altug, D. Englund, and J. Vuckovic, Nature Phys. 2, 484 (2006).

D. Englund, D. Fattal, E. Waks, G. Solomon, B. Zhang, T. Nakaoka, Y. Arakawa, Y. Yamamoto, and J. Vuckovic, Phys. Rev. Lett. 95, 013904 (2005).

Waks, E.

D. Englund, D. Fattal, E. Waks, G. Solomon, B. Zhang, T. Nakaoka, Y. Arakawa, Y. Yamamoto, and J. Vuckovic, Phys. Rev. Lett. 95, 013904 (2005).

Yamamoto, Y.

D. Englund, D. Fattal, E. Waks, G. Solomon, B. Zhang, T. Nakaoka, Y. Arakawa, Y. Yamamoto, and J. Vuckovic, Phys. Rev. Lett. 95, 013904 (2005).

G. Bjorik and Y. Yamamoto, IEEE J. Quantum Electron. 27, 2386 (1991).

Yokoyama, H.

H. Yokoyama and S. D. Brorson, J. Appl. Phys. 66, 4801 (1989).

Yoshie, T.

M. Loncar, T. Yoshie, A. Scherer, P. Gogna, and Y. Qiu, Appl. Phys. Lett. 81, 2680 (2002).

Zhang, B.

D. Englund, D. Fattal, E. Waks, G. Solomon, B. Zhang, T. Nakaoka, Y. Arakawa, Y. Yamamoto, and J. Vuckovic, Phys. Rev. Lett. 95, 013904 (2005).

Zheng, H.

H. Zheng, Chin. J. Semiconductor (in Chinese) 18, 481 (1997).

Appl. Phys. Lett. (2)

S. L. McCall, A. F. J. Levi, R. E. Slusher, S. J. Pearton, and R. A. Logan, Appl. Phys. Lett. 60, 289 (1992).

M. Loncar, T. Yoshie, A. Scherer, P. Gogna, and Y. Qiu, Appl. Phys. Lett. 81, 2680 (2002).

Chin. J. Semiconductor (in Chinese) (1)

H. Zheng, Chin. J. Semiconductor (in Chinese) 18, 481 (1997).

Electron. Lett. (1)

A. F. J. Levi, R. E. Slusher, S. L. McCall, T. Tanbun-Ek, D. L. Coblentz, and S. J. Pearton, Electron. Lett. 28, 1010 (1992).

IEEE J. Quantum Electron. (1)

G. Bjorik and Y. Yamamoto, IEEE J. Quantum Electron. 27, 2386 (1991).

J. Appl. Phys. (1)

H. Yokoyama and S. D. Brorson, J. Appl. Phys. 66, 4801 (1989).

Nature (1)

K. J. Vahala, Nature 424, 839 (2003).

Nature Phys. (1)

H. Altug, D. Englund, and J. Vuckovic, Nature Phys. 2, 484 (2006).

Opt. Lett. (1)

Opt. Photon. News (1)

C. J. Chang-Hansnain, Opt. Photon. News 9, (3) 34 (1998).

Phys. Rev. (1)

E. M. Purcell, Phys. Rev. 69, 681 (1946).

Phys. Rev. Lett. (3)

S. Strauf, K. Hennessy, M. T. Rakher, Y.-S. Choi, A. Badolato, L. C. Andreani, E. L. Hu, P. M. Petro, and D. Bouwmeester, Phys. Rev. Lett. 96, 127404 (2006).

D. Englund, D. Fattal, E. Waks, G. Solomon, B. Zhang, T. Nakaoka, Y. Arakawa, Y. Yamamoto, and J. Vuckovic, Phys. Rev. Lett. 95, 013904 (2005).

J. M. Gérard, B. Sermage, B. Gayral, B. Legrand, E. Costard, and V. Tierry-Mieg, Phys. Rev. Lett. 91, 1110 (1998).

Physic Today (1)

S. Haroche and D. Kleppner, Physic Today 42, (1) 24 (1989).

Rev. Mod. Phys. (1)

E. Fermi, Rev. Mod. Phys. 4, 87 (1932).

Other (1)

G. P. Agrawal and N. K. Dutta, Semiconductor Lasers (2nd edn.) (Van Nostrand Reinhold, New York, 1993) 238, 455.

Cited By

OSA participates in CrossRef's Cited-By Linking service. Citing articles from OSA journals and other participating publishers are listed here.