Johdatus reunasäteilevään laseriin (EEL)

Johdatus reunasäteilevään laseriin (EEL)
Suuritehoisen puolijohdelaserin tuottamiseen käytetään nykyistä tekniikkaa, jossa käytetään reunaemissiorakennetta. Reunaemissiotyyppisen puolijohdelaserin resonaattori koostuu puolijohdekiteen luonnollisesta dissosiaatiopinnasta, ja säde lähtee laserin etupäästä. Reunaemissiotyyppinen puolijohdelaser voi saavuttaa suuren tehon, mutta sen lähtöpiste on elliptinen, säteen laatu on huono ja säteen muotoa on muutettava säteenmuokkausjärjestelmällä.
Seuraava kaavio esittää reunasta emittoivaa puolijohdelaseria. EEL:n optinen ontelo on yhdensuuntainen puolijohdesirun pinnan kanssa ja se emittoi lasersäteen puolijohdesirun reunalla, mikä mahdollistaa lasersäteen tuottamisen suurella teholla, nopeudella ja alhaisella kohinalla. EEL:n tuottamalla lasersäteellä on kuitenkin yleensä epäsymmetrinen säteen poikkileikkaus ja suuri kulmahajonta, ja kytkentätehokkuus kuituun tai muihin optisiin komponentteihin on alhainen.

EEL-lähtötehon kasvua rajoittavat aktiivisen alueen hukkalämmön kertyminen ja puolijohdepinnan optiset vauriot. Suurentamalla aaltojohtimen pinta-alaa aktiivisen alueen hukkalämmön kertymisen vähentämiseksi ja lämmönhukkaisuuden parantamiseksi sekä valontuottopinta-alaa säteen optisen tehotiheyden pienentämiseksi ja optisten vaurioiden välttämiseksi voidaan saavuttaa jopa useiden satojen milliwattien lähtöteho yksisuuntaisessa aaltojohtimessa.
100 mm:n aaltojohteessa yksi reunaemittoiva laser voi saavuttaa kymmenien wattien lähtötehon, mutta tällä hetkellä aaltojohde on erittäin monimuotoinen sirun tasossa, ja lähtösäteen kuvasuhde saavuttaa myös 100:1, mikä vaatii monimutkaisen säteenmuokkausjärjestelmän.
Koska materiaaliteknologiassa ja epitaksiaalisessa kasvuteknologiassa ei ole uutta läpimurtoa, tärkein tapa parantaa yksittäisen puolijohdelasersirun lähtötehoa on lisätä sirun valoalueen nauhan leveyttä. Nauhan leveyden liian suuri kasvattaminen voi kuitenkin helposti aiheuttaa poikittaista korkeamman asteen moodivärähtelyä ja filamenttimaista värähtelyä, mikä heikentää huomattavasti valontuotannon tasaisuutta, eikä lähtöteho kasva suhteessa nauhan leveyteen, joten yksittäisen sirun lähtöteho on erittäin rajallinen. Lähtötehon parantamiseksi kehitetään matriisitekniikka. Teknologia integroi useita laseryksiköitä samalle alustalle siten, että jokainen valoa emittoiva yksikkö on rivissä yksiulotteisena matriisina hidasakselin suunnassa. Kunhan optista eristystekniikkaa käytetään erottamaan jokainen valoa emittoiva yksikkö matriisissa, jotta ne eivät häiritse toisiaan, muodostaen moniaukkoisen laseroinnin, voit lisätä koko sirun lähtötehoa lisäämällä integroitujen valoa emittoivien yksiköiden määrää. Tämä puolijohdelasersiru on puolijohdelasermatriisi (LDA), joka tunnetaan myös puolijohdelaserpalkkina.