Izbira idealnega laserskega vira: polprevodniški laser z robno emisijo, prvi del

Izbira idealalaserski vir: polprevodniški laser z robno emisijo
1. Uvod
Polprevodniški laserčipi so razdeljeni na laserske čipe, ki oddajajo rob (EEL) in laserske čipe, ki oddajajo površino z navpično votlino (VCSEL) glede na različne proizvodne postopke resonatorjev, njihove specifične strukturne razlike pa so prikazane na sliki 1. V primerjavi z laserjem, ki oddaja površino z navpično votlino, rob razvoj polprevodniške laserske tehnologije je bolj zrel, s širokim razponom valovnih dolžin, visokoelektrooptičniučinkovitost pretvorbe, velika moč in druge prednosti, zelo primerne za lasersko obdelavo, optično komunikacijo in druga področja. Trenutno so polprevodniški laserji, ki oddajajo robove, pomemben del optoelektronske industrije, njihove aplikacije pa so zajemale industrijo, telekomunikacije, znanost, potrošništvo, vojsko in vesoljsko industrijo. Z razvojem in napredkom tehnologije so se moč, zanesljivost in učinkovitost pretvorbe energije polprevodniških laserjev, ki oddajajo robove, močno izboljšali, možnosti njihove uporabe pa so čedalje obsežnejše.
Nato vas bom vodil, da boste še bolj cenili edinstven čar stranskega oddajanjapolprevodniški laserji.

Slika 1 (levo) stranski sevalni polprevodniški laser in (desno) strukturni diagram laserske površine, ki oddaja navpično votlino

2. Princip delovanja robnega emisijskega polprevodnikalaser
Strukturo polprevodniškega laserja, ki oddaja rob, lahko razdelimo na naslednje tri dele: polprevodniško aktivno območje, vir črpalke in optični resonator. Za razliko od resonatorjev površinsko oddajajočih laserjev z navpično votlino (ki so sestavljeni iz zgornjega in spodnjega Braggovega zrcala) so resonatorji v polprevodniških laserskih napravah, ki oddajajo robove, v glavnem sestavljeni iz optičnih filmov na obeh straneh. Tipična struktura naprave EEL in struktura resonatorja sta prikazani na sliki 2. Foton v napravi polprevodniškega laserja z robno emisijo se ojača z izbiro načina v resonatorju, laser pa se oblikuje v smeri, ki je vzporedna s površino substrata. Polprevodniške laserske naprave z robnim sevanjem imajo širok razpon delovnih valovnih dolžin in so primerne za številne praktične aplikacije, zato postanejo eden od idealnih laserskih virov.

Indeksi ocene učinkovitosti polprevodniških laserjev, ki oddajajo robove, so prav tako skladni z drugimi polprevodniškimi laserji, vključno z: (1) valovno dolžino laserskega laserja; (2) Mejni tok Ith, to je tok, pri katerem začne laserska dioda ustvarjati lasersko nihanje; (3) Delovni tok Iop, to je pogonski tok, ko laserska dioda doseže nazivno izhodno moč, ta parameter se uporablja za načrtovanje in modulacijo laserskega pogonskega vezja; (4) učinkovitost naklona; (5) Navpični divergenčni kot θ⊥; (6) Horizontalni divergenčni kot θ∥; (7) Spremljajte tok Im, to je trenutno velikost polprevodniškega laserskega čipa pri nazivni izhodni moči.

3. Napredek raziskav polprevodniških laserjev na osnovi GaAs in GaN
Polprevodniški laser na osnovi polprevodniškega materiala GaAs je ena najbolj zrelih polprevodniških laserskih tehnologij. Trenutno se polprevodniški laserji, ki oddajajo robove na osnovi GAAS, pogosto uporabljajo v komercialne namene. Kot tretja generacija polprevodniškega materiala po Si in GaAs je bil GaN zelo zaskrbljen v znanstvenih raziskavah in industriji zaradi svojih odličnih fizikalnih in kemijskih lastnosti. Z razvojem optoelektronskih naprav na osnovi GAN in prizadevanjem raziskovalcev so se svetleče diode in laserji, ki sevajo na robovih, industrializirali na osnovi GAN.