Идеал лазер көзін таңдау: шеткі эмиссиялық жартылай өткізгіш лазер Бірінші бөлім

Идеалды таңдаулазер көзі: шеткі эмиссиялық жартылай өткізгіш лазер
1. Кіріспе
Жартылай өткізгіш лазерЧиптер резонаторлардың әртүрлі өндірістік процестеріне сәйкес жиек сәулеленетін лазерлік чиптерге (EEL) және тік қуыс беті сәулеленетін лазерлік чиптерге (VCSEL) бөлінеді, және олардың нақты құрылымдық айырмашылықтары 1-суретте көрсетілген. Тік қуыс беті сәулеленетін лазермен салыстырғанда, жиек сәулеленетін жартылай өткізгіш лазерлік технологияның дамуы кең толқын ұзындығы диапазонымен, жоғары ...электрооптикалықтүрлендіру тиімділігі, үлкен қуат және басқа да артықшылықтары, лазерлік өңдеу, оптикалық байланыс және басқа да салалар үшін өте қолайлы. Қазіргі уақытта шеткі сәулеленетін жартылай өткізгіш лазерлер оптоэлектроника өнеркәсібінің маңызды бөлігі болып табылады және олардың қолданылуы өнеркәсіпті, телекоммуникацияны, ғылымды, тұтынушылықты, әскери және аэроғарыштық салаларды қамтыды. Технологияның дамуы мен прогрессімен шеткі сәулеленетін жартылай өткізгіш лазерлердің қуаты, сенімділігі және энергияны түрлендіру тиімділігі айтарлықтай жақсарды және оларды қолдану перспективалары кеңейе түсті.
Келесіде, мен сізді жанама сәулеленудің ерекше сүйкімділігін одан әрі бағалауға жетелеймінжартылай өткізгіш лазерлер.

1-сурет (сол жақта) сәулелендіретін жартылай өткізгіш лазер және (оң жақта) тік қуыс бетінің сәулелендіретін лазер құрылымының диаграммасы

2. Шеткі эмиссиялық жартылай өткізгіштің жұмыс принципілазер
Шеткі сәулеленетін жартылай өткізгіш лазердің құрылымын келесі үш бөлікке бөлуге болады: жартылай өткізгіш белсенді аймақ, сорғы көзі және оптикалық резонатор. Тік қуыс беттік сәулеленетін лазерлердің резонаторларынан (олар жоғарғы және төменгі Брэгг айналарынан тұрады) айырмашылығы, шеткі сәулеленетін жартылай өткізгіш лазерлік құрылғылардағы резонаторлар негізінен екі жағындағы оптикалық қабықшалардан тұрады. EEL құрылғысының типтік құрылымы мен резонатор құрылымы 2-суретте көрсетілген. Шеткі сәулеленетін жартылай өткізгіш лазерлік құрылғыдағы фотон резонатордағы режимді таңдау арқылы күшейтіледі, ал лазер субстрат бетіне параллель бағытта қалыптасады. Шеткі сәулеленетін жартылай өткізгіш лазерлік құрылғылардың жұмыс толқындарының кең диапазоны бар және көптеген практикалық қолданбаларға жарамды, сондықтан олар идеалды лазер көздерінің біріне айналады.

Шеткі сәулеленуші жартылай өткізгіш лазерлердің өнімділікті бағалау көрсеткіштері басқа жартылай өткізгіш лазерлермен де сәйкес келеді, соның ішінде: (1) лазерлік лазерлік толқын ұзындығы; (2) Ith шекті тогы, яғни лазер диоды лазерлік тербелісті тудыра бастайтын ток; (3) Жұмыс тогы Iop, яғни лазер диоды номиналды шығыс қуатына жеткендегі қозғаушы ток, бұл параметр лазерлік жетек тізбегін жобалауға және модуляциялауға қолданылады; (4) Көлбеулік тиімділігі; (5) Тік дивергенция бұрышы θ⊥; (6) Көлденең дивергенция бұрышы θ∥; (7) Im ток күшін, яғни номиналды шығыс қуатындағы жартылай өткізгіш лазерлік чиптің ток өлшемін бақылау.

3. GaAs және GaN негізіндегі шеткі сәулеленуші жартылай өткізгіш лазерлерді зерттеудің жетістіктері
GaAs жартылай өткізгіш материалына негізделген жартылай өткізгіш лазер ең жетілген жартылай өткізгіш лазер технологияларының бірі болып табылады. Қазіргі уақытта GAAS негізіндегі жақын инфрақызыл диапазонды (760-1060 нм) шеткі сәулеленетін жартылай өткізгіш лазерлер коммерциялық тұрғыдан кеңінен қолданылуда. Si және GaAs-тан кейінгі үшінші буын жартылай өткізгіш материалы ретінде GaN өзінің тамаша физикалық және химиялық қасиеттеріне байланысты ғылыми зерттеулер мен өнеркәсіпте кеңінен қолданылуда. GAN негізіндегі оптоэлектрондық құрылғылардың дамуымен және зерттеушілердің күш-жігерімен GAN негізіндегі жарық шығаратын диодтар мен шеткі сәулеленетін лазерлер индустрияландырылды.