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 z emitującym krawędzią (EEL) i chipy laserowe z emitującym powierzchnią pionową (VCSEL) zgodnie z różnymi procesami produkcyjnymi rezonatorów, a ich specyficzne różnice strukturalne pokazano na rysunku 1. W porównaniu z laserami z emitującym powierzchnią pionową, rozwój technologii laserów półprzewodnikowych z emitującym krawędzią jest bardziej dojrzały, z szerokim zakresem długości fal, wysokąelektrooptycznywydajność 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 obejmują przemysł, telekomunikację, naukę, konsumentów, wojsko i lotnictwo. Dzięki rozwojowi i postępowi technologii, moc, niezawodność i wydajność konwersji energii laserów półprzewodnikowych emitujących krawędzie zostały znacznie ulepszone, a ich perspektywy zastosowań są coraz bardziej rozległe.
Następnie poprowadzę Cię w kierunku jeszcze większego docenienia wyjątkowego uroku emisji bocznejlasery półprzewodnikowe.

Rysunek 1 (po lewej) laser półprzewodnikowy emitujący z boku i (po prawej) laser emitujący z powierzchnią wnęki pionowej. Schemat struktury

2. Zasada działania półprzewodnika z emisją krawędziowąlaser
Strukturę lasera półprzewodnikowego emitującego krawędziowo można podzielić na następujące trzy części: obszar aktywny półprzewodnika, źródło pompujące i rezonator optyczny. W odróżnieniu od rezonatorów laserów o pionowej wnęce emitujących powierzchniowo (które składają się z górnego i dolnego lustra Bragga), rezonatory w laserach półprzewodnikowych emitujących krawędziowo składają się głównie z warstw optycznych po obu stronach. Typowa struktura urządzenia EEL i struktura rezonatora są pokazane na rysunku 2. Foton w laserze półprzewodnikowym emitującym krawędziowo jest wzmacniany przez wybór trybu w rezonatorze, a laser jest formowany w kierunku równoległym do powierzchni podłoża. Lasery półprzewodnikowe emitujące krawędziowo mają szeroki zakres długości fal roboczych i nadają się do wielu praktycznych zastosowań, dzięki czemu stają się jednym 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 z emisją krawędziową na bazie GaAs i GaN
Laser półprzewodnikowy oparty na półprzewodnikowym materiale GaAs jest jedną z najbardziej dojrzałych technologii laserów półprzewodnikowych. Obecnie lasery półprzewodnikowe z emisją krawędziową oparte na GAAS w paśmie bliskiej podczerwieni (760-1060 nm) są szeroko stosowane komercyjnie. Jako materiał półprzewodnikowy trzeciej generacji po Si i GaAs, GaN jest szeroko wykorzystywany w badaniach naukowych i przemyśle ze względu na swoje doskonałe właściwości fizyczne i chemiczne. Dzięki rozwojowi urządzeń optoelektronicznych opartych na GAN i wysiłkom badaczy, diody elektroluminescencyjne oparte na GAN i lasery z emisją krawędziową zostały uprzemysłowione.