Ihanteen valintalaserlähdereunaemissiopuolijohdelaser
1. Johdanto
Puolijohdelasersirut jaetaan resonaattorien eri valmistusprosessien mukaan reunaemittoivaan lasersiruun (EEL) ja pystysuoraan onteloon pintaemittoivaan lasersiruun (VCSEL), ja niiden erityiset rakenteelliset erot on esitetty kuvassa 1. Verrattuna pystysuoraan onteloon pintaemittoivaan laseriin, reunaemittoiva puolijohdelaserteknologia on kehittyneempää, ja sillä on laaja aallonpituusalue, korkeaelektro-optinenmuunnostehokkuus, suuri teho ja muut edut, erittäin sopiva laserkäsittelyyn, optiseen tietoliikenteeseen ja muille aloille. Tällä hetkellä reunaemittoivat puolijohdelaserit ovat tärkeä osa optoelektroniikkateollisuutta, ja niiden sovellukset ovat kattaneet teollisuuden, televiestinnän, tieteen, kuluttajat, armeijan ja ilmailuteollisuuden. Teknologian kehityksen ja edistymisen myötä reunaemittoivien puolijohdelaserien teho, luotettavuus ja energianmuunnostehokkuus ovat parantuneet huomattavasti, ja niiden sovellusmahdollisuudet ovat yhä laajemmat.
Seuraavaksi opastan sinua arvostamaan sivulle emittoivan ainutlaatuista viehätystä.puolijohdelaserit.
Kuva 1 (vasen) sivulta emittoiva puolijohdelaser ja (oikea) pystysuoran ontelon pintaa emittoiva laserrakennekaavio
2. Reunapäästöpuolijohteen toimintaperiaatelaser
Reunaemittoivan puolijohdelaserin rakenne voidaan jakaa seuraaviin kolmeen osaan: puolijohdeaktiivinen alue, pumppauslähde ja optinen resonaattori. Toisin kuin pystysuorien ontelopintaemittoivien lasereiden resonaattorit (jotka koostuvat ylä- ja alareuna-Bragg-peileistä), reunaemittoivien puolijohdelaserien resonaattorit koostuvat pääasiassa molemmilla puolilla olevista optisista kalvoista. Tyypillinen EEL-laitteen rakenne ja resonaattorirakenne on esitetty kuvassa 2. Reunaemittoivan puolijohdelaserin fotoni vahvistetaan resonaattorin moodivalinnalla, ja laser muodostetaan substraatin pinnan suuntaisesti. Reunaemittoivilla puolijohdelasereilla on laaja toiminta-aallonpituusalue ja ne soveltuvat moniin käytännön sovelluksiin, joten niistä tulee yksi ihanteellisista laserlähteistä.
Reunaemittoivien puolijohdelasereiden suorituskyvyn arviointiindeksit ovat myös yhdenmukaisia muiden puolijohdelasereiden kanssa, mukaan lukien: (1) laserin laseraallonpituus; (2) Kynnysvirta Ith eli virta, jolla laserdiodi alkaa tuottaa laservärähtelyä; (3) Käyttövirta Iop eli käyttövirta, kun laserdiodi saavuttaa nimellistehon. Tätä parametria sovelletaan laserin käyttöpiirin suunnitteluun ja modulointiin. (4) Kaltevuuden hyötysuhde; (5) Pystysuuntainen divergenssikulma θ⊥; (6) Vaakasuuntainen divergenssikulma θ∥; (7) Virran Im eli puolijohdelaserisirun virran koon seuranta nimellisteholla.
3. GaAs- ja GaN-pohjaisten reunaemittoivaa puolijohdelaseria koskevan tutkimuksen edistyminen
GaAs-puolijohdemateriaaliin perustuva puolijohdelaseri on yksi kehittyneimmistä puolijohdelaserteknologioista. Tällä hetkellä GAAS-pohjaisia lähi-infrapunakaistan (760–1060 nm) reunaemittoivia puolijohdelasereita on käytetty laajalti kaupallisesti. Kolmannen sukupolven puolijohdemateriaalina piin ja GaAs:n jälkeen GaN on ollut laajalti kiinnostunut tieteellisestä tutkimuksessa ja teollisuudessa erinomaisten fysikaalisten ja kemiallisten ominaisuuksiensa ansiosta. GAN-pohjaisten optoelektronisten laitteiden kehityksen ja tutkijoiden ponnistelujen myötä GAN-pohjaiset valodiodit ja reunaemittoivat laserit ovat teollistuneet.
Julkaisun aika: 16. tammikuuta 2024