We report electrically pumped λ = 4 μm vertical-cavity surface-emitting lasers (VCSELs) that significantly extend the wavelength range covered with electrically pumped VCSELs into the mid infrared. A single stage active region with eight type-II quantum wells provides sufficient gain, while lateral current confinement and waveguiding are accomplished with the proven buried tunnel junction technology. These devices operate in continuous wave (CW) up to −7 °C and in pulsed operation up to 45 °C. Their CW threshold pump power levels are below 10 mW at temperatures well accessible by thermo-electric cooling, and their maximum single-mode output power is around 0.18 mW. Single-mode operation with side-mode suppression ratio of more than 20 dB and a continuous electro-thermal tuning range as large as 19.2 nm are achieved.

1.
L. S.
Rothman
,
I. E.
Gordon
,
Y.
Babikov
,
A.
Barbe
,
D. C.
Benner
,
P. F.
Bernath
,
M.
Birk
,
L.
Bizzocchi
,
V.
Boudon
,
L. R.
Brown
,
A.
Campargue
,
K.
Chance
,
E. A.
Cohen
,
L. H.
Coudert
,
V. M.
Devi
,
B. J.
Drouin
,
A.
Fayt
,
J.-M.
Flaud
,
R. R.
Gamache
,
J. J.
Harrison
,
J.-M.
Hartmann
,
C.
Hill
,
J. T.
Hodges
,
D.
Jacquemart
,
A.
Jolly
,
J.
Lamouroux
,
R. J.
LeRoy
,
G.
Li
,
D. A.
Long
,
O.
Lyulin
,
C.
Mackie
,
S. T.
Massie
,
S.
Mikhailenko
,
H. S.
Müller
,
O.
Naumenko
,
A.
Nikitin
,
J.
Orphal
,
V. I.
Perevalov
,
A.
Perrin
,
E. R.
Polovtseva
,
C.
Richard
,
M. A. H.
Smith
,
E.
Starikova
,
K.
Sung
,
S.
Tashkun
,
J.
Tennyson
,
G. C.
Toon
,
V. G.
Tyuterev
, and
G.
Wagner
,
J. Quant. Spectrosc. Radiat. Transfer
130
,
4
(
2013
).
2.
P.
Werle
,
F.
Slemra
,
K.
Maurer
,
R.
Kormann
,
R.
Mücke
, and
B.
Jänker
,
Opt. Lasers Eng.
37
,
101
(
2002
).
3.
J.
Wang
,
S. T.
Sanders
,
J. B.
Jeffries
, and
R. K.
Hanson
,
Appl. Phys. B
72
,
865
(
2001
).
4.
S.
Sprengel
,
F.
Demmerle
, and
M.-C.
Amann
,
Semicond. Sci. Technol.
31
,
113005
(
2016
).
5.
E.
Hadji
,
J.
Bleuse
,
N.
Magnea
, and
J. L.
Pautrat
,
Appl. Phys. Lett.
68
,
2480
(
1996
).
6.
C. L.
Felix
,
W. W.
Bewley
,
I.
Vurgaftman
,
J. R.
Lindle
,
J. R.
Meyer
,
H. Z.
Wu
,
G.
Xu
,
S.
Khosravani
, and
Z.
Shi
,
Appl. Phys. Lett.
78
,
3770
(
2001
).
7.
F.
Zhao
,
H.
Wu
,
A.
Majumdar
, and
Z.
Shi
,
Appl. Phys. Lett.
83
,
5133
(
2003
).
8.
A.
Andrejew
,
S.
Sprengel
, and
M.-C.
Amann
,
Opt. Lett.
41
,
2799
(
2016
).
9.
W. W.
Bewley
,
C. L.
Canedy
,
C. S.
Kim
,
C. D.
Merritt
,
M. V.
Warren
,
I.
Vurgaftman
,
J. R.
Meyer
, and
M.
Kim
,
Appl. Phys. Lett.
109
,
151108
(
2016
).
10.
L.
Shterengas
,
G.
Belenky
,
M. V.
Kisin
, and
D.
Donetsky
,
Appl. Phys. Lett.
90
,
011119
(
2007
).
11.
A.
Vizbaras
,
E.
Dvinelis
,
A.
Trinkūnas
,
I.
Šimonyte
,
M.
Greibus
,
M.
Kaušylas
,
T.
Žukauskas
,
R.
Songaila
, and
K.
Vizbaras
,
Proc. SPIE
9081
,
90810
P (
2014
).
12.
T.
Hosoda
,
G.
Kipshidze
,
L.
Shterengas
, and
G.
Belenky
,
Electron. Lett.
46
,
1455
(
2010
).
13.
K.
Vizbaras
and
M.-C.
Amann
,
Semicond. Sci. Technol.
27
,
032001
(
2012
).
14.
M.
von Edlinger
,
J.
Scheuermann
,
R.
Weih
,
C.
Zimmermann
,
L.
Nähle
,
M.
Fischer
,
J.
Koeth
,
S.
Höfling
, and
M.
Kamp
,
IEEE Photon. Technol. Lett.
26
,
480
(
2014
).
15.
I.
Vurgaftman
,
R.
Weih
,
M.
Kamp
,
J. R.
Meyer
,
C. L.
Canedy
,
C. S.
Kim
,
M.
Kim
,
W. W.
Bewley
,
C. D.
Merritt
,
J.
Abell
, and
S.
Höfling
,
J. Phys. D: Appl. Phys.
48
,
123001
(
2015
).
16.
J. R.
Meyer
,
C. A.
Hoffman
,
F. J.
Bartoli
, and
L. R.
Ram-Mohan
,
Appl. Phys. Lett.
67
,
757
(
1995
).
17.
A.
Haug
,
Semicond. Sci. Technol.
7
,
373
(
1992
).
18.
A.
Chandola
,
R.
Pino
, and
P. S.
Dutta
,
Semicond. Sci. Technol.
20
,
886
(
2005
).
19.
M.
Sotoodeh
,
A. H.
Khalid
, and
A. A.
Rezazadeh
,
J. Appl. Phys.
87
,
2890
(
2000
).
20.
A.
Bachmann
,
K.
Kashani-Shirazi
,
S.
Arafin
, and
M.-C.
Amann
,
IEEE J. Sel. Top. Quantum Electron.
15
,
933
(
2009
).
21.
G. R.
Hadley
,
Opt. Lett.
20
,
1483
(
1995
).
22.
I.
Vurgaftman
,
W. W.
Bewley
,
C. L.
Canedy
,
C. S.
Kim
,
M.
Kim
,
C. D.
Merritt
,
J.
Abell
, and
J. R.
Meyer
,
IEEE J. Sel. Topics Quantum Electron.
19
,
1200210
(
2013
).
23.
G.
Totschnig
,
M.
Lackner
,
R.
Shau
,
M.
Ortsiefer
,
J.
Rosskopf
,
M.-C.
Amann
, and
F.
Winter
,
Meas. Sci. Technol.
14
,
472
(
2003
).
24.
E. T.
Swartz
and
R. O.
Pohl
,
Appl. Phys. Lett.
51
,
2200
(
1987
).
You do not currently have access to this content.