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

Izbira idealalaserski virpolprevodniški laser z robno emisijo
1. Uvod
Polprevodniški laserČipi so razdeljeni na laserske čipe z robnim oddajanjem (EEL) in laserske čipe z vertikalno votlino, ki oddajajo svetlobo po površini (VCSEL), glede na različne proizvodne procese resonatorjev, njihove specifične strukturne razlike pa so prikazane na sliki 1. V primerjavi z laserjem z vertikalno votlino, ki oddaja svetlobo po površini, je tehnologija polprevodniških laserjev z robnim oddajanjem bolj zrela, s širokim razponom valovnih dolžin, visoko...elektrooptičniučinkovitost pretvorbe, velika moč in druge prednosti, zelo primerni za lasersko obdelavo, optično komunikacijo in druga področja. Trenutno so robno sevajoči polprevodniški laserji pomemben del optoelektronske industrije, njihova uporaba pa je zajemala industrijo, telekomunikacije, znanost, potrošniško industrijo, vojsko in vesoljsko industrijo. Z razvojem in napredkom tehnologije so se moč, zanesljivost in učinkovitost pretvorbe energije robno sevajočih polprevodniških laserjev močno izboljšali, njihove možnosti uporabe pa so vse širše.
Nato vas bom vodil k nadaljnjemu spoznavanju edinstvenega čara stranskega oddajanjapolprevodniški laserji.

Slika 1 (levi) stranski oddajni polprevodniški laser in (desni) strukturni diagram laserja z navpično votlino, ki oddaja na površini

2. Načelo delovanja polprevodnika z robno emisijolaser
Strukturo polprevodniškega laserja z robnim sevanjem lahko razdelimo na naslednje tri dele: aktivno območje polprevodnika, vir črpanja in optični resonator. Za razliko od resonatorjev laserjev z vertikalno votlino, ki sevajo površino (ki so sestavljeni iz zgornjega in spodnjega Braggovega zrcala), so resonatorji v polprevodniških laserskih napravah z robnim sevanjem v glavnem sestavljeni iz optičnih filmov na obeh straneh. Tipična struktura EEL naprave in struktura resonatorja sta prikazani na sliki 2. Foton v polprevodniškem laserju z robnim sevanjem se ojača z izbiro načina v resonatorju, laser pa se oblikuje v smeri, vzporedni s površino substrata. Polprevodniški laserji z robnim sevanjem imajo širok razpon delovnih valovnih dolžin in so primerni za številne praktične aplikacije, zato so eden idealnih laserskih virov.

Indeksi ocenjevanja delovanja polprevodniških laserjev z robnim sevanjem so skladni tudi z drugimi polprevodniškimi laserji, vključno z: (1) valovno dolžino laserskega laserskega sevanja; (2) pragovnim tokom Ith, to je tokom, pri katerem laserska dioda začne ustvarjati laserske oscilacije; (3) delovnim tokom Iop, to je pogonskim tokom, ko laserska dioda doseže nazivno izhodno moč; ta parameter se uporablja za načrtovanje in modulacijo laserskega pogonskega vezja; (4) izkoristkom naklona; (5) kotom navpične divergence θ⊥; (6) kotom vodoravne divergence θ∥; (7) spremljanjem toka Im, to je velikosti toka polprevodniškega laserskega čipa pri nazivni izhodni moči.

3. Napredek raziskav polprevodniških laserjev z robnim sevanjem na osnovi GaAs in GaN
Polprevodniški laser na osnovi polprevodniškega materiala GaAs je ena najzrelejših tehnologij polprevodniških laserjev. Trenutno se komercialno pogosto uporabljajo polprevodniški laserji z robnim sevanjem v bližnjem infrardečem pasu (760–1060 nm) na osnovi GAAS. GaN, polprevodniški material tretje generacije po Si in GaAs, je zaradi svojih odličnih fizikalnih in kemijskih lastnosti deležen velikega zanimanja v znanstvenih raziskavah in industriji. Z razvojem optoelektronskih naprav na osnovi GAN in prizadevanji raziskovalcev so se industrializirale svetleče diode in laserji z robnim sevanjem na osnovi GAN.