Қос түсті жартылай өткізгіш лазерлер бойынша соңғы зерттеулер
Жартылай өткізгішті дискілік лазерлер (SDL лазерлері), сондай-ақ тік сыртқы қуыстың бетін шығаратын лазерлер (VECSEL) ретінде белгілі, соңғы жылдары көп назар аударды. Ол жартылай өткізгішті күшейту мен қатты күйдегі резонаторлардың артықшылықтарын біріктіреді. Ол кәдімгі жартылай өткізгішті лазерлер үшін бір режимді қолдаудың сәуле шығару аймағының шектеуін тиімді жеңілдетіп қана қоймайды, сонымен қатар икемді жартылай өткізгіш диапазонының дизайнымен және жоғары материалды алу сипаттамаларымен ерекшеленеді. Оны төмен шу сияқты қолданбалы сценарийлердің кең ауқымында көруге боладытар сызықты лазершығыс, ультра қысқа жоғары қайталанатын импульс генерациясы, жоғары ретті гармоникалық генерация және натрий бағыттаушы жұлдыз технологиясы және т.б.. Технологияның дамуымен оның толқын ұзындығының икемділігіне жоғары талаптар қойылды. Мысалы, қос толқынды когерентті жарық көздері анти-интерференциялық лидар, голографиялық интерферометрия, толқын ұзындығын бөлу мультиплексирлеу байланысы, ортаңғы инфрақызыл немесе терагерц генерациясы және көп түсті оптикалық жиілік тарақтары сияқты дамып келе жатқан салаларда өте жоғары қолдану мәнін көрсетті. Жартылай өткізгішті дискі лазерлерінде жоғары жарықтылық қос түсті сәулеленуге қалай қол жеткізу және бірнеше толқын ұзындығы арасындағы бәсекелестіктің пайда болуына тиімді жол бермеу әрқашан осы саладағы зерттеу қиындықтары болды.
Жақында қос түстіжартылай өткізгіш лазерҚытайдағы команда осы мәселені шешу үшін инновациялық чип дизайнын ұсынды. Тереңдетілген сандық зерттеулер арқылы олар температураға байланысты кванттық ұңғымаларды сүзгілеуді және жартылай өткізгіш микроқуысты сүзу әсерлерін дәл реттеу қос түсті күшейтудің икемді бақылауына қол жеткізетінін анықтады. Осыған сүйене отырып, команда 960/1000 нм жоғары жарықтық күшейту чипін сәтті жобалады. Бұл лазер дифракция шегіне жақын негізгі режимде жұмыс істейді, шығыс жарықтығы шамамен 310 МВт/см²sr.
Жартылай өткізгіш дискінің күшейту қабатының қалыңдығы небәрі бірнеше микрометрді құрайды және жартылай өткізгіш-ауа интерфейсі мен төменгі бөлінген Брагг шағылыстырғышы арасында Фабри-Перо микроқуысы пайда болады. Жартылай өткізгішті микроқуысты чиптің кірістірілген спектрлік сүзгісі ретінде қарастыру кванттық ұңғыманың күшейтуін модуляциялайды. Сонымен қатар, микроқуысты сүзу эффектісі мен жартылай өткізгіштің күшеюі әртүрлі температуралық ауытқу жылдамдығына ие. Температураны реттеумен бірге шығыс толқын ұзындығын ауыстыруға және реттеуге қол жеткізуге болады. Осы сипаттамаларға сүйене отырып, топ 300 К температурада 950 нм кванттық ұңғыманың күшейту шыңын есептеп, орнатты, бұл ретте күшейту толқын ұзындығының температуралық дрейф жылдамдығы шамамен 0,37 нм/К құрады. Кейіннен, топ сәйкесінше шамамен 960 нм және 1000 нм ең жоғары толқын ұзындығы бар трансмиссиялық матрицалық әдісті қолдана отырып, чиптің бойлық шектеу коэффициентін жобалады. Симуляциялар температураның ауытқу жылдамдығының небәрі 0,08 нм/К екенін анықтады. Эпитаксиалды өсу үшін металл-органикалық химиялық бу тұндыру технологиясын қолдану және өсу процесін үздіксіз оңтайландыру арқылы жоғары сапалы күшейткіш чиптер сәтті жасалды. Фотолюминесценцияны өлшеу нәтижелері модельдеу нәтижелеріне толығымен сәйкес келеді. Термиялық жүктемені жеңілдету және жоғары қуатты тасымалдауға қол жеткізу үшін жартылай өткізгіш-алмас чипті орау процесі одан әрі дамытылды.
Чипті орауды аяқтағаннан кейін топ оның лазерлік өнімділігін жан-жақты бағалауды жүргізді. Үздіксіз жұмыс режимінде сорғы қуатын немесе жылу қабылдағыш температурасын басқару арқылы сәуле шығару толқын ұзындығын 960 нм мен 1000 нм аралығында икемді түрде реттеуге болады. Сорғы қуаты белгілі бір диапазонда болғанда, лазер сонымен қатар толқын ұзындығы 39,4 нм-ге дейінгі аралығымен қос толқын ұзындығымен жұмыс істей алады. Осы уақытта үздіксіз толқынның максималды қуаты 3,8 Вт-қа жетеді. Осы уақытта лазер дифракция шегіне жақын іргелі режимде жұмыс істейді, сәуле сапасының коэффициенті M² бар болғаны 1,1 және жарықтығы шамамен 310 МВт/см²sr. Команда сонымен қатар квази-үздіксіз толқындық өнімділігі бойынша зерттеулер жүргізділазер. Қос толқын ұзындығының синхронизациясын растайтын LiB₃O₅ сызықты емес оптикалық кристалды резонанстық қуысқа енгізу арқылы қосынды жиілік сигналы сәтті байқалды.
Осы тамаша чип дизайны арқылы кванттық ұңғымаларды сүзу мен микроқуысты сүзудің органикалық комбинациясы қол жеткізілді, бұл қос түсті лазер көздерін жүзеге асыру үшін дизайн негізін қалады. Өнімділік көрсеткіштері бойынша бұл бір чипті қос түсті лазер жоғары жарықтылыққа, жоғары икемділікке және дәл коаксиалды сәуле шығаруға қол жеткізеді. Оның жарықтығы қазіргі бір чипті қос түсті жартылай өткізгіш лазерлер саласындағы халықаралық жетекші деңгейде. Практикалық қолдану тұрғысынан бұл жетістік күрделі орталарда көп түсті лидардың анықтау дәлдігі мен кедергіге қарсы қабілетін оның жоғары жарықтығы мен қос түсті сипаттамаларын пайдалану арқылы тиімді түрде арттырады деп күтілуде. Оптикалық жиілік тарақтары саласында оның қос толқын ұзындығының тұрақты шығысы дәл спектрлік өлшеу және жоғары ажыратымдылықтағы оптикалық зондтау сияқты қолданбаларға маңызды қолдау көрсете алады.
Жіберу уақыты: 23 қыркүйек 2025 ж