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

Идеалды таңдаулазер көзі: шеттік эмиссиялық жартылай өткізгіш лазер
1. Кіріспе
Жартылай өткізгішті лазеррезонаторлардың әртүрлі өндірістік процестеріне сәйкес микросхемалар жиекті сәулелі лазерлік чиптерге (EEL) және тік қуысты беттік лазерлік чиптерге (VCSEL) бөлінеді және олардың ерекше құрылымдық айырмашылықтары 1-суретте көрсетілген. сәулелі жартылай өткізгіш лазер технологиясының дамуы неғұрлым жетілген, кең толқын ұзындығы диапазонымен, жоғарыэлектрооптикалықтүрлендіру тиімділігі, үлкен қуат және басқа да артықшылықтар, лазерлік өңдеу, оптикалық байланыс және басқа салалар үшін өте қолайлы. Қазіргі уақытта шеткі жартылай өткізгіш лазерлер оптоэлектроника өнеркәсібінің маңызды бөлігі болып табылады және олардың қолданылуы өнеркәсіп, телекоммуникация, ғылым, тұтыну, әскери және аэроғарыш салаларын қамтыды. Технологияның дамуы мен прогрессімен шеткі жартылай өткізгіш лазерлердің қуаты, сенімділігі және энергияны түрлендіру тиімділігі айтарлықтай жақсарды және оларды қолдану перспективалары барған сайын кеңейді.
Әрі қарай, мен сізді бүйірлік сәулеленудің ерекше сүйкімділігін одан әрі бағалауға жетелеймінжартылай өткізгіш лазерлер.

1-сурет (сол жақ) бүйірлік сәуле шығаратын жартылай өткізгіш лазер және (оң) тік қуыстың беті сәуле шығаратын лазер құрылымының диаграммасы

2. Шеттік эмиссиялық жартылай өткізгіштің жұмыс принципілазер
Шетін шығаратын жартылай өткізгіш лазердің құрылымын келесі үш бөлікке бөлуге болады: жартылай өткізгіштің белсенді аймағы, сорғы көзі және оптикалық резонатор. Тік қуысты беттік сәуле шығаратын лазерлердің резонаторларынан (олар үстіңгі және астыңғы Брагг айналарынан тұрады) айырмашылығы, шеткі жартылай өткізгіш лазерлік құрылғылардағы резонаторлар негізінен екі жағындағы оптикалық пленкалардан тұрады. Әдеттегі EEL құрылғысының құрылымы мен резонатор құрылымы 2-суретте көрсетілген. Жиекті-эмиссиялық жартылай өткізгіш лазерлік құрылғыдағы фотон резонатордағы режимді таңдау арқылы күшейтіледі, ал лазер субстрат бетіне параллель бағытта қалыптасады. Шетін шығаратын жартылай өткізгіш лазерлік құрылғылар жұмыс толқындарының кең диапазонына ие және көптеген практикалық қолданбаларға жарамды, сондықтан олар идеалды лазер көздерінің біріне айналады.

Шетін шығаратын жартылай өткізгіш лазерлердің өнімділігін бағалау көрсеткіштері басқа жартылай өткізгіш лазерлерге де сәйкес келеді, соның ішінде: (1) лазерлік лазерлік толқын ұзындығы; (2) Ith шекті ток, яғни лазерлік диод лазерлік тербеліс туа бастайтын ток; (3) Жұмыс тогы Iop, яғни лазерлік диод номиналды шығыс қуатына жеткенде қозғаушы ток, бұл параметр лазерлік жетек тізбегінің конструкциясы мен модуляциясына қолданылады; (4) Еңістің тиімділігі; (5) Вертикальды дивергенция бұрышы θ⊥; (6) Көлденең дивергенция бұрышы θ∥; (7) Ағымдағы Im, яғни номиналды шығыс қуатындағы жартылай өткізгіш лазерлік чиптің ағымдағы өлшемін бақылаңыз.

3. GaAs және GaN негізіндегі шеткі жартылай өткізгіш лазерлерді зерттеу барысы
GaAs жартылай өткізгіш материалына негізделген жартылай өткізгішті лазер ең жетілген жартылай өткізгіш лазерлік технологиялардың бірі болып табылады. Қазіргі уақытта GAAS негізіндегі жақын инфрақызыл диапазонды (760-1060 нм) шетінен шығаратын жартылай өткізгіш лазерлер коммерциялық мақсатта кеңінен қолданылады. Si және GaAs-тен кейінгі үшінші буын жартылай өткізгіш материал ретінде GaN тамаша физикалық және химиялық қасиеттеріне байланысты ғылыми зерттеулер мен өнеркәсіпте кеңінен қолданылады. GAN негізіндегі оптоэлектрондық құрылғылардың дамуымен және зерттеушілердің күш-жігерімен GAN негізіндегі жарық шығаратын диодтар мен жиектерді шығаратын лазерлер индустрияландырылды.