Wybór idealnego źródła lasera: laser półprzewodnikowy z emisją krawędziową, część pierwsza

Wybór ideałuźródło laserowe: laser półprzewodnikowy z emisją krawędziową
1. Wprowadzenie
Laser półprzewodnikowychipy dzielą się na chipy laserowe emitujące krawędzie (EEL) i chipy laserowe emitujące powierzchnię pionowej wnęki (VCSEL) zgodnie z różnymi procesami produkcyjnymi rezonatorów, a ich specyficzne różnice strukturalne pokazano na rysunku 1. W porównaniu z laserem emitującym powierzchnię wnęki pionowej, chipy krawędziowe Rozwój technologii lasera półprzewodnikowego emitującego jest bardziej dojrzały, ma szeroki zakres długości fal i jest wysokielektrooptycznywydajność konwersji, duża moc i inne zalety, bardzo odpowiednie do obróbki laserowej, komunikacji optycznej i innych dziedzin. Obecnie lasery półprzewodnikowe emitujące krawędzie stanowią ważną część przemysłu optoelektronicznego, a ich zastosowania objęły przemysł, telekomunikację, naukę, konsumencki, wojskowy i lotniczy. Wraz z rozwojem i postępem technologii moc, niezawodność i efektywność konwersji energii laserów półprzewodnikowych emitujących krawędzie uległy znacznej poprawie, a perspektywy ich zastosowań są coraz szersze.
Następnie poprowadzę Cię do dalszego docenienia wyjątkowego uroku emisji bocznejlasery półprzewodnikowe.

Rysunek 1 (po lewej) schemat struktury lasera półprzewodnikowego emitującego światło boczne i (po prawej) pionowej powierzchni wnęki

2. Zasada działania półprzewodnika z emisją krawędziowąlaser
Strukturę lasera półprzewodnikowego emitującego krawędzie można podzielić na trzy części: obszar aktywny półprzewodnika, źródło pompy i rezonator optyczny. W odróżnieniu od rezonatorów laserów emitujących powierzchnię z pionową wnęką (które składają się z górnego i dolnego zwierciadła Bragga), rezonatory w półprzewodnikowych urządzeniach laserowych emitujących krawędzie składają się głównie z folii optycznych po obu stronach. Typową strukturę urządzenia EEL i strukturę rezonatora pokazano na rysunku 2. Foton w urządzeniu z laserem półprzewodnikowym z emisją krawędziową jest wzmacniany poprzez wybór trybu w rezonatorze, a laser formowany jest w kierunku równoległym do powierzchni podłoża. Urządzenia laserowe półprzewodnikowe emitujące krawędzie mają szeroki zakres długości fal roboczych i nadają się do wielu praktycznych zastosowań, dzięki czemu stają się jednymi z idealnych źródeł lasera.

Wskaźniki oceny wydajności laserów półprzewodnikowych emitujących krawędzie są również spójne z innymi laserami półprzewodnikowymi, 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, parametr ten stosuje się do projektowania i modulacji obwodu napędu lasera; (4) Wydajność zbocza; (5) Kąt rozbieżności pionowej θ⊥; (6) Kąt rozbieżności poziomej θ∥; (7) Monitoruj prąd Im, to znaczy aktualny rozmiar chipa 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 dojrzałych technologii laserów półprzewodnikowych. Obecnie szeroko stosowane na rynku lasery półprzewodnikowe emitujące krawędzie w paśmie bliskiej podczerwieni (760–1060 nm) oparte na technologii GAAS. Jako materiał półprzewodnikowy trzeciej generacji, po Si i GaAs, GaN cieszy się dużym zainteresowaniem w badaniach naukowych i przemyśle ze względu na jego doskonałe właściwości fizyczne i chemiczne. Wraz z rozwojem urządzeń optoelektronicznych opartych na GAN i wysiłkami badaczy uprzemysłowiono diody elektroluminescencyjne i lasery emitujące światło na bazie GAN.