Wybór idealnego źródła lasera: laser półprzewodnikowy z emisją krawędziową Część pierwsza

Wybór ideałuźródło laserowe: laser półprzewodnikowy z emisją krawędziową
1. Wprowadzenie
Laser półprzewodnikowyUkłady scalone dzielą się na układy laserowe z emisją krawędziową (EEL) i układy laserowe z emisją powierzchniową o pionowej wnęce rezonansowej (VCSEL) zgodnie z różnymi procesami produkcyjnymi rezonatorów, a ich specyficzne różnice strukturalne pokazano na rysunku 1. W porównaniu z laserami z emisją powierzchniową o pionowej wnęce rezonansowej rozwój technologii laserów półprzewodnikowych z emisją krawędziową jest bardziej dojrzały, z szerokim zakresem długości fal, wysokąelektrooptycznyWydajność konwersji, duża moc i inne zalety, doskonale nadają się do obróbki laserowej, komunikacji optycznej i innych dziedzin. Obecnie lasery półprzewodnikowe z emisją krawędziową stanowią ważną część przemysłu optoelektronicznego, a ich zastosowania obejmują przemysł, telekomunikację, naukę, zastosowania konsumenckie, wojsko i lotnictwo. Wraz z rozwojem technologii, moc, niezawodność i wydajność konwersji energii laserów półprzewodnikowych z emisją krawędziową uległy znacznej poprawie, a ich perspektywy zastosowania są coraz szersze.
Następnie poprowadzę Cię do dalszego docenienia wyjątkowego uroku emisji bocznejlasery półprzewodnikowe.

Rysunek 1 (po lewej) laser półprzewodnikowy emitujący bocznie i (po prawej) laser emitujący powierzchniowo z pionową wnęką. Schemat struktury

2. Zasada działania półprzewodnika z emisją krawędziowąlaser
Strukturę lasera półprzewodnikowego z emisją krawędziową można podzielić na trzy części: obszar aktywny półprzewodnika, źródło pompujące i rezonator optyczny. W przeciwieństwie do rezonatorów laserów z emisją powierzchniową wertykalną (które składają się z górnego i dolnego zwierciadła Bragga), rezonatory w laserach półprzewodnikowych z emisją krawędziową składają się głównie z obustronnych warstw optycznych. Typową strukturę lasera EEL i rezonatora przedstawiono na rysunku 2. Foton w laserze półprzewodnikowym z emisją krawędziową jest wzmacniany przez selekcję modów w rezonatorze, a laser jest formowany w kierunku równoległym do powierzchni podłoża. Lasery półprzewodnikowe z emisją krawędziową charakteryzują się szerokim zakresem długości fal roboczych i nadają się do wielu praktycznych zastosowań, dzięki czemu stają się jednymi z idealnych źródeł laserowych.

Wskaźniki oceny wydajności laserów półprzewodnikowych emitujących krawędziowo są również spójne z wynikami innych laserów półprzewodnikowych, w tym: (1) długość fali lasera; (2) prąd progowy Ith, czyli prąd, przy którym dioda laserowa zaczyna generować oscylacje lasera; (3) prąd roboczy Iop, czyli prąd sterujący, gdy dioda laserowa osiąga znamionową moc wyjściową. Ten parametr jest stosowany do projektowania i modulacji obwodu sterowania laserem; (4) sprawność nachylenia; (5) kąt dywergencji pionowej θ⊥; (6) kąt dywergencji poziomej θ∥; (7) monitorowanie prądu Im, czyli wielkości prądu układu lasera półprzewodnikowego przy znamionowej mocy wyjściowej.

3. Postęp badań nad laserami półprzewodnikowymi emitującymi krawędzie na bazie GaAs i GaN
Laser półprzewodnikowy oparty na materiale półprzewodnikowym GaAs jest jedną z najbardziej rozwiniętych technologii laserów półprzewodnikowych. Obecnie lasery półprzewodnikowe z emisją krawędziową, wykorzystujące technologię GAAS, pracujące w paśmie bliskiej podczerwieni (760–1060 nm), są szeroko stosowane komercyjnie. GaN, jako materiał półprzewodnikowy trzeciej generacji po Si i GaAs, cieszy się dużym zainteresowaniem w badaniach naukowych i przemyśle ze względu na swoje doskonałe właściwości fizyczne i chemiczne. Dzięki rozwojowi urządzeń optoelektronicznych opartych na GAN oraz wysiłkom badaczy, diody elektroluminescencyjne i lasery z emisją krawędziową oparte na GAN zostały uprzemysłowione.