Wprowadzenie do lasera emitującego krawędzie (EEL)
Aby uzyskać moc wyjściową lasera półprzewodnikowego o dużej mocy, obecna technologia polega na wykorzystaniu struktury emisji krawędziowej. Rezonator lasera półprzewodnikowego emitującego krawędzie składa się z naturalnej powierzchni dysocjacji kryształu półprzewodnikowego, a wiązka wyjściowa jest emitowana z przedniego końca lasera. Laser półprzewodnikowy z emisją krawędziową może osiągnąć wysoką moc wyjściową, ale jego plamka wyjściowa jest eliptyczna, jakość wiązki jest słaba, a kształt wiązki wymaga modyfikacji za pomocą systemu kształtowania wiązki.
Poniższy diagram przedstawia strukturę lasera półprzewodnikowego emitującego krawędzie. Wnęka optyczna EEL jest równoległa do powierzchni chipa półprzewodnikowego i emituje laser na krawędzi chipa półprzewodnikowego, który może realizować moc wyjściową lasera z dużą mocą, dużą prędkością i niskim poziomem hałasu. Jednakże wiązka laserowa wyjściowa EEL ma na ogół asymetryczny przekrój poprzeczny wiązki i dużą rozbieżność kątową, a skuteczność sprzęgania ze światłowodem lub innymi elementami optycznymi jest niska.
Wzrost mocy wyjściowej EEL jest ograniczony przez akumulację ciepła odpadowego w obszarze aktywnym i uszkodzenia optyczne na powierzchni półprzewodnika. Zwiększając powierzchnię falowodu, aby zmniejszyć akumulację ciepła odpadowego w obszarze aktywnym, aby poprawić rozpraszanie ciepła, zwiększając obszar strumienia świetlnego, aby zmniejszyć gęstość mocy optycznej wiązki i uniknąć uszkodzeń optycznych, moc wyjściowa do kilkuset miliwatów może można osiągnąć w strukturze falowodu z pojedynczym trybem poprzecznym.
W przypadku falowodu 100 mm laser emitujący pojedynczą krawędź może osiągnąć dziesiątki watów mocy wyjściowej, ale w tym czasie falowód jest wysoce wielomodowy w płaszczyźnie chipa, a współczynnik kształtu wiązki wyjściowej również osiąga 100: 1, wymagające złożonego systemu kształtowania wiązki.
Zakładając, że nie ma nowego przełomu w technologii materiałowej i technologii wzrostu epitaksjalnego, głównym sposobem poprawy mocy wyjściowej pojedynczego chipa lasera półprzewodnikowego jest zwiększenie szerokości paska obszaru świetlnego chipa. Jednakże zbyt duże zwiększenie szerokości paska łatwo spowodować poprzeczne oscylacje w trybie wyższego rzędu i oscylacje podobne do włókna, co znacznie zmniejszy równomierność strumienia świetlnego, a moc wyjściowa nie wzrasta proporcjonalnie do szerokości paska, więc moc wyjściowa pojedynczy chip jest bardzo ograniczony. Aby znacznie poprawić moc wyjściową, pojawia się technologia tablicowa. Technologia ta integruje wiele jednostek laserowych na tym samym podłożu, dzięki czemu każda jednostka emitująca światło jest ułożona jako jednowymiarowy układ w wolnym kierunku osi, pod warunkiem że do oddzielenia każdej jednostki emitującej światło w układzie stosowana jest technologia izolacji optycznej , aby nie kolidowały ze sobą, tworząc laser wieloaperturowy, można zwiększyć moc wyjściową całego chipa, zwiększając liczbę zintegrowanych jednostek emitujących światło. Ten półprzewodnikowy układ laserowy to układ lasera półprzewodnikowego (LDA), znany również jako półprzewodnikowy pasek laserowy.
Czas publikacji: 3 czerwca 2024 r