Екі түсті жартылай өткізгіш лазерлер бойынша соңғы зерттеулер

Екі түсті жартылай өткізгіш лазерлер бойынша соңғы зерттеулер

Жартылай өткізгіш дискілік лазерлер (SDL лазерлері), сондай-ақ тік сыртқы қуыс бетін сәулелендіретін лазерлер (VECSEL) деп те аталады, соңғы жылдары көпшіліктің назарын аударды. Ол жартылай өткізгіш күшейту мен қатты денелі резонаторлардың артықшылықтарын біріктіреді. Ол дәстүрлі жартылай өткізгіш лазерлер үшін бір режимді қолдаудың сәулелену аймағының шектеуін тиімді түрде жеңілдетіп қана қоймай, сонымен қатар икемді жартылай өткізгіш жолақ саңылауы дизайнымен және жоғары материалды күшейту сипаттамаларымен ерекшеленеді. Оны төмен шу сияқты кең ауқымды қолданбалы сценарийлерде көруге болады.тар сызықты енді лазершығыс, ультра қысқа жоғары қайталанатын импульстерді генерациялау, жоғары ретті гармоникалық генерация және натрий бағыттаушы жұлдыз технологиясы және т.б. Технологияның дамуымен оның толқын ұзындығының икемділігіне жоғары талаптар қойылды. Мысалы, қос толқын ұзындығындағы когерентті жарық көздері интерференцияға қарсы лидар, голографиялық интерферометрия, толқын ұзындығын бөлу мультиплекстеу байланысы, орта инфрақызыл немесе терагерц генерациясы және көп түсті оптикалық жиілік тарақтары сияқты жаңадан пайда болып жатқан салаларда өте жоғары қолдану құндылығын көрсетті. Жартылай өткізгіш дискілік лазерлерде жоғары жарықтықты қос түсті сәулеленуге қалай қол жеткізуге және бірнеше толқын ұзындықтары арасындағы күшейту бәсекелестігін тиімді түрде басуға бұл салада әрқашан зерттеу қиындығы болды.

Жақында қос түстіжартылай өткізгіш лазерҚытайдағы команда бұл мәселені шешу үшін инновациялық чип дизайнын ұсынды. Терең сандық зерттеулер арқылы олар температураға байланысты кванттық ұңғыма күшейткішін сүзу және жартылай өткізгіш микроқуысты сүзу әсерлерін дәл реттеу қос түсті күшейтуді икемді басқаруға қол жеткізуге мүмкіндік беретінін анықтады. Осыған сүйене отырып, команда 960/1000 нм жоғары жарықтық күшейткіш чипін сәтті жасады. Бұл лазер дифракция шегіне жақын негізгі режимде жұмыс істейді, шығыс жарықтығы шамамен 310 МВт/см²ср дейін жетеді.

Жартылай өткізгіш дискінің күшейту қабатының қалыңдығы небәрі бірнеше микрометр, ал жартылай өткізгіш-ауа интерфейсі мен төменгі таралған Брэгг рефлекторы арасында Фабри-Перо микроқуысы пайда болады. Жартылай өткізгіш микроқуысты чиптің кіріктірілген спектрлік сүзгісі ретінде қарастыру кванттық ұңғыманың күшейтуін модуляциялайды. Сонымен қатар, микроқуысты сүзу әсері мен жартылай өткізгіш күшейтуінің температуралық дрейф жылдамдықтары әртүрлі. Температураны бақылаумен бірге шығыс толқын ұзындығын ауыстыру және реттеуге қол жеткізуге болады. Осы сипаттамаларға сүйене отырып, топ 300 К температурада 950 нм-де кванттық ұңғыманың күшейту шыңын есептеп, орнатты, күшейту толқын ұзындығының температуралық дрейф жылдамдығы шамамен 0,37 нм/К болды. Кейіннен топ чиптің бойлық шектеу коэффициентін беру матрицасы әдісін қолдана отырып жасады, шың толқын ұзындығы сәйкесінше шамамен 960 нм және 1000 нм болды. Модельдеу температура дрейф жылдамдығы небәрі 0,08 нм/К екенін көрсетті. Эпитаксиалды өсу үшін металл-органикалық химиялық бу тұндыру технологиясын қолдану және өсу процесін үздіксіз оңтайландыру арқылы жоғары сапалы күшейту чиптері сәтті жасалды. Фотолюминесценцияны өлшеу нәтижелері модельдеу нәтижелерімен толығымен сәйкес келеді. Жылулық жүктемені жеңілдету және жоғары қуатты беріліске қол жеткізу үшін жартылай өткізгіш-гауһар чиптерін орау процесі одан әрі дамыды.

Чипті қаптауды аяқтағаннан кейін, топ оның лазерлік өнімділігін кешенді бағалау жүргізді. Үздіксіз жұмыс режимінде сорғы қуатын немесе жылу қабылдағыш температурасын басқару арқылы сәулелену толқын ұзындығын 960 нм мен 1000 нм аралығында икемді түрде реттеуге болады. Сорғы қуаты белгілі бір диапазонда болған кезде, лазер толқын ұзындығының аралығы 39,4 нм-ге дейін болатын қос толқын ұзындығымен жұмыс істей алады. Қазіргі уақытта ең жоғары үздіксіз толқын қуаты 3,8 Вт-қа жетеді. Сонымен қатар, лазер дифракция шегіне жақын негізгі режимде жұмыс істейді, сәуле сапасының коэффициенті M² тек 1,1 және жарықтығы шамамен 310 МВт/см²ср дейін жетеді. Сондай-ақ, топ квази-үздіксіз толқындық өнімділік бойынша зерттеулер жүргізді.лазерҚосынды жиілік сигналы LiB₃O₅ сызықты емес оптикалық кристалды резонанстық қуысқа енгізу арқылы сәтті бақыланды, бұл қос толқын ұзындықтарының синхрондалғанын растады.

Бұл тапқыр чип дизайны арқылы кванттық ұңғымаларды күшейту сүзгісі мен микроқуысты сүзгінің органикалық үйлесіміне қол жеткізілді, бұл қос түсті лазер көздерін жүзеге асырудың жобалық негізін қалады. Өнімділік көрсеткіштері тұрғысынан бұл бір чипті қос түсті лазер жоғары жарықтыққа, жоғары икемділікке және дәл коаксиалды сәуле шығысына қол жеткізеді. Оның жарықтығы бір чипті қос түсті жартылай өткізгіш лазерлердің қазіргі саласындағы халықаралық жетекші деңгейде. Тәжірибелік қолдану тұрғысынан бұл жетістік күрделі ортада көп түсті лидардың жоғары жарықтығы мен қос түсті сипаттамаларын пайдалану арқылы анықтау дәлдігін және кедергіге қарсы қабілетін тиімді түрде арттырады деп күтілуде. Оптикалық жиілік тарақтары саласында оның тұрақты қос толқын ұзындығы шығысы дәл спектрлік өлшеу және жоғары ажыратымдылықтағы оптикалық сенсор сияқты қолданбалар үшін маңызды қолдау көрсете алады.