Abstract

We report the first demonstration to our knowledge of an ultrabroad emission laser using InGaAsGaAs quantum dots by cycled monolayer deposition. The device exhibits a lasing wavelength coverage of 40nm at an 1160nm center wavelength at room temperature. The broadband signature results from the superposition of quantized lasing states from highly inhomogeneous dots.

© 2006 Optical Society of America

Full Article  |  PDF Article

References

  • View by:
  • |
  • |
  • |

  1. H. D. Huang, E. A. Swanson, C. P. Lin, J. S. Schuman, W. G. Sinson, W. Chang, M. R. Hee, T. Flotte, K. Gregory, C. A. Puliafito, and J. G. Fujimoto, Science 254, 1178 (1991).
    [CrossRef] [PubMed]
  2. C. Gmachl, D. L. Sivco, R. Colombelli, F. Capasso, and A. Y. Cho, Nature 415, 883 (2002).
    [CrossRef] [PubMed]
  3. A. Markus, J. X. Chen, C. Paranthoen, A. Fiore, C. Platz, and O. Gauthier-Lafaye, Appl. Phys. Lett. 82, 1818 (2003).
    [CrossRef]
  4. K. Mukai, N. Ohtsuka, H. Shoji, and M. Sugawara, Appl. Phys. Lett. 68, 3013 (1996).
    [CrossRef]
  5. H. Y. Liu, M. Hopkinson, C. N. Harrison, M. J. Steer, R. Frith, I. R. Sellers, D. J. Mowbray, and M. S. Skolnick, J. Appl. Phys. 93, 2931 (2003).
    [CrossRef]
  6. H. S. Djie, Y. Wang, B. S. Ooi, D. N. Wang, J. C. M. Hwang, G. T. Dang, and W. H. Chang, IEEE Photon. Technol. Lett. 18, 2329 (2006).
    [CrossRef]
  7. H. Jiang and J. Singh, J. Appl. Phys. 85, 7438 (1999).
    [CrossRef]

2006 (1)

H. S. Djie, Y. Wang, B. S. Ooi, D. N. Wang, J. C. M. Hwang, G. T. Dang, and W. H. Chang, IEEE Photon. Technol. Lett. 18, 2329 (2006).
[CrossRef]

2003 (2)

H. Y. Liu, M. Hopkinson, C. N. Harrison, M. J. Steer, R. Frith, I. R. Sellers, D. J. Mowbray, and M. S. Skolnick, J. Appl. Phys. 93, 2931 (2003).
[CrossRef]

A. Markus, J. X. Chen, C. Paranthoen, A. Fiore, C. Platz, and O. Gauthier-Lafaye, Appl. Phys. Lett. 82, 1818 (2003).
[CrossRef]

2002 (1)

C. Gmachl, D. L. Sivco, R. Colombelli, F. Capasso, and A. Y. Cho, Nature 415, 883 (2002).
[CrossRef] [PubMed]

1999 (1)

H. Jiang and J. Singh, J. Appl. Phys. 85, 7438 (1999).
[CrossRef]

1996 (1)

K. Mukai, N. Ohtsuka, H. Shoji, and M. Sugawara, Appl. Phys. Lett. 68, 3013 (1996).
[CrossRef]

1991 (1)

H. D. Huang, E. A. Swanson, C. P. Lin, J. S. Schuman, W. G. Sinson, W. Chang, M. R. Hee, T. Flotte, K. Gregory, C. A. Puliafito, and J. G. Fujimoto, Science 254, 1178 (1991).
[CrossRef] [PubMed]

Capasso, F.

C. Gmachl, D. L. Sivco, R. Colombelli, F. Capasso, and A. Y. Cho, Nature 415, 883 (2002).
[CrossRef] [PubMed]

Chang, W.

H. D. Huang, E. A. Swanson, C. P. Lin, J. S. Schuman, W. G. Sinson, W. Chang, M. R. Hee, T. Flotte, K. Gregory, C. A. Puliafito, and J. G. Fujimoto, Science 254, 1178 (1991).
[CrossRef] [PubMed]

Chang, W. H.

H. S. Djie, Y. Wang, B. S. Ooi, D. N. Wang, J. C. M. Hwang, G. T. Dang, and W. H. Chang, IEEE Photon. Technol. Lett. 18, 2329 (2006).
[CrossRef]

Chen, J. X.

A. Markus, J. X. Chen, C. Paranthoen, A. Fiore, C. Platz, and O. Gauthier-Lafaye, Appl. Phys. Lett. 82, 1818 (2003).
[CrossRef]

Cho, A. Y.

C. Gmachl, D. L. Sivco, R. Colombelli, F. Capasso, and A. Y. Cho, Nature 415, 883 (2002).
[CrossRef] [PubMed]

Colombelli, R.

C. Gmachl, D. L. Sivco, R. Colombelli, F. Capasso, and A. Y. Cho, Nature 415, 883 (2002).
[CrossRef] [PubMed]

Dang, G. T.

H. S. Djie, Y. Wang, B. S. Ooi, D. N. Wang, J. C. M. Hwang, G. T. Dang, and W. H. Chang, IEEE Photon. Technol. Lett. 18, 2329 (2006).
[CrossRef]

Djie, H. S.

H. S. Djie, Y. Wang, B. S. Ooi, D. N. Wang, J. C. M. Hwang, G. T. Dang, and W. H. Chang, IEEE Photon. Technol. Lett. 18, 2329 (2006).
[CrossRef]

Fiore, A.

A. Markus, J. X. Chen, C. Paranthoen, A. Fiore, C. Platz, and O. Gauthier-Lafaye, Appl. Phys. Lett. 82, 1818 (2003).
[CrossRef]

Flotte, T.

H. D. Huang, E. A. Swanson, C. P. Lin, J. S. Schuman, W. G. Sinson, W. Chang, M. R. Hee, T. Flotte, K. Gregory, C. A. Puliafito, and J. G. Fujimoto, Science 254, 1178 (1991).
[CrossRef] [PubMed]

Frith, R.

H. Y. Liu, M. Hopkinson, C. N. Harrison, M. J. Steer, R. Frith, I. R. Sellers, D. J. Mowbray, and M. S. Skolnick, J. Appl. Phys. 93, 2931 (2003).
[CrossRef]

Fujimoto, J. G.

H. D. Huang, E. A. Swanson, C. P. Lin, J. S. Schuman, W. G. Sinson, W. Chang, M. R. Hee, T. Flotte, K. Gregory, C. A. Puliafito, and J. G. Fujimoto, Science 254, 1178 (1991).
[CrossRef] [PubMed]

Gauthier-Lafaye, O.

A. Markus, J. X. Chen, C. Paranthoen, A. Fiore, C. Platz, and O. Gauthier-Lafaye, Appl. Phys. Lett. 82, 1818 (2003).
[CrossRef]

Gmachl, C.

C. Gmachl, D. L. Sivco, R. Colombelli, F. Capasso, and A. Y. Cho, Nature 415, 883 (2002).
[CrossRef] [PubMed]

Gregory, K.

H. D. Huang, E. A. Swanson, C. P. Lin, J. S. Schuman, W. G. Sinson, W. Chang, M. R. Hee, T. Flotte, K. Gregory, C. A. Puliafito, and J. G. Fujimoto, Science 254, 1178 (1991).
[CrossRef] [PubMed]

Harrison, C. N.

H. Y. Liu, M. Hopkinson, C. N. Harrison, M. J. Steer, R. Frith, I. R. Sellers, D. J. Mowbray, and M. S. Skolnick, J. Appl. Phys. 93, 2931 (2003).
[CrossRef]

Hee, M. R.

H. D. Huang, E. A. Swanson, C. P. Lin, J. S. Schuman, W. G. Sinson, W. Chang, M. R. Hee, T. Flotte, K. Gregory, C. A. Puliafito, and J. G. Fujimoto, Science 254, 1178 (1991).
[CrossRef] [PubMed]

Hopkinson, M.

H. Y. Liu, M. Hopkinson, C. N. Harrison, M. J. Steer, R. Frith, I. R. Sellers, D. J. Mowbray, and M. S. Skolnick, J. Appl. Phys. 93, 2931 (2003).
[CrossRef]

Huang, H. D.

H. D. Huang, E. A. Swanson, C. P. Lin, J. S. Schuman, W. G. Sinson, W. Chang, M. R. Hee, T. Flotte, K. Gregory, C. A. Puliafito, and J. G. Fujimoto, Science 254, 1178 (1991).
[CrossRef] [PubMed]

Hwang, J. C. M.

H. S. Djie, Y. Wang, B. S. Ooi, D. N. Wang, J. C. M. Hwang, G. T. Dang, and W. H. Chang, IEEE Photon. Technol. Lett. 18, 2329 (2006).
[CrossRef]

Jiang, H.

H. Jiang and J. Singh, J. Appl. Phys. 85, 7438 (1999).
[CrossRef]

Lin, C. P.

H. D. Huang, E. A. Swanson, C. P. Lin, J. S. Schuman, W. G. Sinson, W. Chang, M. R. Hee, T. Flotte, K. Gregory, C. A. Puliafito, and J. G. Fujimoto, Science 254, 1178 (1991).
[CrossRef] [PubMed]

Liu, H. Y.

H. Y. Liu, M. Hopkinson, C. N. Harrison, M. J. Steer, R. Frith, I. R. Sellers, D. J. Mowbray, and M. S. Skolnick, J. Appl. Phys. 93, 2931 (2003).
[CrossRef]

Markus, A.

A. Markus, J. X. Chen, C. Paranthoen, A. Fiore, C. Platz, and O. Gauthier-Lafaye, Appl. Phys. Lett. 82, 1818 (2003).
[CrossRef]

Mowbray, D. J.

H. Y. Liu, M. Hopkinson, C. N. Harrison, M. J. Steer, R. Frith, I. R. Sellers, D. J. Mowbray, and M. S. Skolnick, J. Appl. Phys. 93, 2931 (2003).
[CrossRef]

Mukai, K.

K. Mukai, N. Ohtsuka, H. Shoji, and M. Sugawara, Appl. Phys. Lett. 68, 3013 (1996).
[CrossRef]

Ohtsuka, N.

K. Mukai, N. Ohtsuka, H. Shoji, and M. Sugawara, Appl. Phys. Lett. 68, 3013 (1996).
[CrossRef]

Ooi, B. S.

H. S. Djie, Y. Wang, B. S. Ooi, D. N. Wang, J. C. M. Hwang, G. T. Dang, and W. H. Chang, IEEE Photon. Technol. Lett. 18, 2329 (2006).
[CrossRef]

Paranthoen, C.

A. Markus, J. X. Chen, C. Paranthoen, A. Fiore, C. Platz, and O. Gauthier-Lafaye, Appl. Phys. Lett. 82, 1818 (2003).
[CrossRef]

Platz, C.

A. Markus, J. X. Chen, C. Paranthoen, A. Fiore, C. Platz, and O. Gauthier-Lafaye, Appl. Phys. Lett. 82, 1818 (2003).
[CrossRef]

Puliafito, C. A.

H. D. Huang, E. A. Swanson, C. P. Lin, J. S. Schuman, W. G. Sinson, W. Chang, M. R. Hee, T. Flotte, K. Gregory, C. A. Puliafito, and J. G. Fujimoto, Science 254, 1178 (1991).
[CrossRef] [PubMed]

Schuman, J. S.

H. D. Huang, E. A. Swanson, C. P. Lin, J. S. Schuman, W. G. Sinson, W. Chang, M. R. Hee, T. Flotte, K. Gregory, C. A. Puliafito, and J. G. Fujimoto, Science 254, 1178 (1991).
[CrossRef] [PubMed]

Sellers, I. R.

H. Y. Liu, M. Hopkinson, C. N. Harrison, M. J. Steer, R. Frith, I. R. Sellers, D. J. Mowbray, and M. S. Skolnick, J. Appl. Phys. 93, 2931 (2003).
[CrossRef]

Shoji, H.

K. Mukai, N. Ohtsuka, H. Shoji, and M. Sugawara, Appl. Phys. Lett. 68, 3013 (1996).
[CrossRef]

Singh, J.

H. Jiang and J. Singh, J. Appl. Phys. 85, 7438 (1999).
[CrossRef]

Sinson, W. G.

H. D. Huang, E. A. Swanson, C. P. Lin, J. S. Schuman, W. G. Sinson, W. Chang, M. R. Hee, T. Flotte, K. Gregory, C. A. Puliafito, and J. G. Fujimoto, Science 254, 1178 (1991).
[CrossRef] [PubMed]

Sivco, D. L.

C. Gmachl, D. L. Sivco, R. Colombelli, F. Capasso, and A. Y. Cho, Nature 415, 883 (2002).
[CrossRef] [PubMed]

Skolnick, M. S.

H. Y. Liu, M. Hopkinson, C. N. Harrison, M. J. Steer, R. Frith, I. R. Sellers, D. J. Mowbray, and M. S. Skolnick, J. Appl. Phys. 93, 2931 (2003).
[CrossRef]

Steer, M. J.

H. Y. Liu, M. Hopkinson, C. N. Harrison, M. J. Steer, R. Frith, I. R. Sellers, D. J. Mowbray, and M. S. Skolnick, J. Appl. Phys. 93, 2931 (2003).
[CrossRef]

Sugawara, M.

K. Mukai, N. Ohtsuka, H. Shoji, and M. Sugawara, Appl. Phys. Lett. 68, 3013 (1996).
[CrossRef]

Swanson, E. A.

H. D. Huang, E. A. Swanson, C. P. Lin, J. S. Schuman, W. G. Sinson, W. Chang, M. R. Hee, T. Flotte, K. Gregory, C. A. Puliafito, and J. G. Fujimoto, Science 254, 1178 (1991).
[CrossRef] [PubMed]

Wang, D. N.

H. S. Djie, Y. Wang, B. S. Ooi, D. N. Wang, J. C. M. Hwang, G. T. Dang, and W. H. Chang, IEEE Photon. Technol. Lett. 18, 2329 (2006).
[CrossRef]

Wang, Y.

H. S. Djie, Y. Wang, B. S. Ooi, D. N. Wang, J. C. M. Hwang, G. T. Dang, and W. H. Chang, IEEE Photon. Technol. Lett. 18, 2329 (2006).
[CrossRef]

Appl. Phys. Lett. (2)

A. Markus, J. X. Chen, C. Paranthoen, A. Fiore, C. Platz, and O. Gauthier-Lafaye, Appl. Phys. Lett. 82, 1818 (2003).
[CrossRef]

K. Mukai, N. Ohtsuka, H. Shoji, and M. Sugawara, Appl. Phys. Lett. 68, 3013 (1996).
[CrossRef]

IEEE Photon. Technol. Lett. (1)

H. S. Djie, Y. Wang, B. S. Ooi, D. N. Wang, J. C. M. Hwang, G. T. Dang, and W. H. Chang, IEEE Photon. Technol. Lett. 18, 2329 (2006).
[CrossRef]

J. Appl. Phys. (2)

H. Jiang and J. Singh, J. Appl. Phys. 85, 7438 (1999).
[CrossRef]

H. Y. Liu, M. Hopkinson, C. N. Harrison, M. J. Steer, R. Frith, I. R. Sellers, D. J. Mowbray, and M. S. Skolnick, J. Appl. Phys. 93, 2931 (2003).
[CrossRef]

Nature (1)

C. Gmachl, D. L. Sivco, R. Colombelli, F. Capasso, and A. Y. Cho, Nature 415, 883 (2002).
[CrossRef] [PubMed]

Science (1)

H. D. Huang, E. A. Swanson, C. P. Lin, J. S. Schuman, W. G. Sinson, W. Chang, M. R. Hee, T. Flotte, K. Gregory, C. A. Puliafito, and J. G. Fujimoto, Science 254, 1178 (1991).
[CrossRef] [PubMed]

Cited By

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

Alert me when this article is cited.


Figures (4)

Fig. 1
Fig. 1

(a) Normalized PL spectra at RT under an excitation density of 1500 W cm 2 and the corresponding (002) dark-field transmission electron microscopy images for QDs grown by (i) CMD and (ii) typical SK growth mode. (b) PL spectra of CMD-type QDs at 77 K with varied excitation density (above). Triangles represent the quantized state peak energy after the deconvolution of the PL spectra at excitation density of 3000 W cm 2 (below) with the multi-Gaussian curves (dashed curves).

Fig. 2
Fig. 2

(a) Light–current characteristics of CMD-type QD laser with varying temperature. The inset illustrates the schematic broad area laser with dimensions of 50 μ m × 800 μ m . (b) J th plotted against the inverse cavity length 1 L . (c) Inverse external quantum efficiency as a function of the cavity length measured at 20 ° C .

Fig. 3
Fig. 3

(a) Laser spectra from CMD-type QDs (dimension of 50 μ m × 800 μ m ) on a logarithmic scale under an injection level from 1.1 to 2.75 times I th at 20 ° C . (b) Linewidth and the spectrum ripple taken within 10 nm span centered at the laser emission peak as a function of current injection. Inset, linear scale spectrum at 2 I th acquired with a resolution of 0.05 nm .

Fig. 4
Fig. 4

Laser spectra measured under a current density of 2 I th at 20 ° C for (a) SK-type QD lasers ( L = 3000 μ m ) and (b) CMD-type QD lasers with varying cavity lengths. The spectrum of the SK-type QD laser (a) is displaced horizontally by 120 nm toward shorter wavelengths for clarity.

Metrics