Izbor idealnog laserskog izvora: poluvodički laser s rubnom emisijom Prvi dio

Izbor idealnoglaserski izvor: ivični emisioni poluprovodnički laser
1. Uvod
Poluprovodnički laserčipovi se dijele na laserske čipove koji emituju ivice (EEL) i laserske čipove koji emituju vertikalnu šupljinu (VCSEL) prema različitim proizvodnim procesima rezonatora, a njihove specifične strukturne razlike prikazane su na slici 1. U poređenju sa laserom koji emituje vertikalnu površinu šupljine, ivica emitujući poluvodički laserski razvoj tehnologije je zreliji, sa širokim rasponom valnih dužina, visokimelektro-optičkiefikasnost konverzije, velika snaga i druge prednosti, vrlo pogodna za lasersku obradu, optičku komunikaciju i druga polja. Trenutno su poluvodički laseri koji emituju rubove važan dio optoelektronske industrije, a njihove primjene pokrivaju industriju, telekomunikacije, nauku, potrošače, vojsku i svemir. Sa razvojem i napretkom tehnologije, snaga, pouzdanost i efikasnost konverzije energije poluvodičkih lasera koji emituju rubove su uvelike poboljšani, a izgledi za njihovu primjenu su sve veći.
Zatim ću vas navesti da dodatno cijenite jedinstveni šarm bočnog emitiranjapoluprovodnički laseri.

Slika 1 (lijevo) dijagram strukture poluvodičkog lasera koji emituje sa strane i (desno) sa vertikalnom šupljinom koja emituje površinu lasera

2. Princip rada ivičnog emisionog poluprovodnikalaser
Struktura poluvodičkog lasera koji emituje rubove može se podijeliti na sljedeća tri dijela: poluprovodničko aktivno područje, izvor pumpe i optički rezonator. Za razliku od rezonatora lasera koji emituju površinu vertikalne šupljine (koji se sastoje od gornjeg i donjeg Braggovog ogledala), rezonatori u poluvodičkim laserskim uređajima koji emituju ivice uglavnom se sastoje od optičkih filmova sa obe strane. Tipična struktura EEL uređaja i struktura rezonatora prikazani su na slici 2. Foton u poluvodičkom laserskom uređaju s rubnom emisijom se pojačava odabirom moda u rezonatoru, a laser se formira u smjeru paralelnom s površinom supstrata. Poluvodički laserski uređaji koji emituju rubove imaju širok raspon radnih valnih dužina i pogodni su za mnoge praktične primjene, pa postaju jedan od idealnih laserskih izvora.

Indeksi evaluacije performansi poluprovodničkih lasera koji emituju ivice su takođe konzistentni sa drugim poluprovodničkim laserima, uključujući: (1) talasnu dužinu laserskog lasera; (2) granična struja Ith, odnosno struja pri kojoj laserska dioda počinje da generiše laserske oscilacije; (3) Radna struja Iop, odnosno struja pokretanja kada laserska dioda dostigne nazivnu izlaznu snagu, ovaj parametar se primjenjuje na dizajn i modulaciju kruga laserskog pogona; (4) Efikasnost nagiba; (5) Ugao vertikalne divergencije θ⊥; (6) Horizontalni ugao divergencije θ∥; (7) Nadgledajte struju Im, odnosno trenutnu veličinu poluvodičkog laserskog čipa pri nazivnoj izlaznoj snazi.

3. Napredak istraživanja poluvodičkih lasera na bazi GaAs i GaN
Poluprovodnički laser baziran na GaAs poluvodičkom materijalu jedna je od najzrelijih poluvodičkih laserskih tehnologija. Trenutno, GAAS-bazirani poluvodički laseri u bliskom infracrvenom opsegu (760-1060 nm) koji emituju rubove široko se koriste komercijalno. Kao poluprovodnički materijal treće generacije nakon Si i GaAs, GaN je bio naširoko zainteresovan u naučnim istraživanjima i industriji zbog svojih odličnih fizičkih i hemijskih svojstava. Sa razvojem GAN-baziranih optoelektronskih uređaja i naporima istraživača, GAN-bazirane diode koje emituju svjetlost i laseri koji emituju rubove su industrijalizirani.