Uvod v robni laser (EEL)
Za doseganje visokozmogljivega polprevodniškega laserskega izhoda sedanja tehnologija uporablja strukturo robne emisije. Resonator robno oddajajočega polprevodniškega laserja je sestavljen iz naravne disociacijske površine polprevodniškega kristala, izhodni žarek pa se oddaja s sprednjega konca laserja. Robno oddajani polprevodniški laser lahko doseže visoko izhodno moč, vendar je njegova izhodna točka eliptična, kakovost žarka je slaba, obliko žarka pa je treba spremeniti s sistemom za oblikovanje žarka.
Naslednji diagram prikazuje strukturo polprevodniškega laserja z robnim sevanjem. Optična votlina EEL-a je vzporedna s površino polprevodniškega čipa in oddaja laser na robu polprevodniškega čipa, kar omogoča laserski izhod z visoko močjo, visoko hitrostjo in nizkim šumom. Vendar pa ima laserski žarek, ki ga oddaja EEL, običajno asimetričen prečni prerez in veliko kotno divergenco, učinkovitost sklopitve z vlakni ali drugimi optičnimi komponentami pa je nizka.
Povečanje izhodne moči EEL je omejeno zaradi kopičenja odpadne toplote v aktivnem območju in optičnih poškodb na površini polprevodnika. S povečanjem površine valovoda za zmanjšanje kopičenja odpadne toplote v aktivnem območju in izboljšanje odvajanja toplote ter povečanjem površine izhodne svetlobe za zmanjšanje gostote optične moči žarka in preprečevanje optičnih poškodb je mogoče v strukturi enomodnega transverzalnega valovoda doseči izhodno moč do nekaj sto milivatov.
Pri 100 mm valovodu lahko en sam laser z robnim sevanjem doseže več deset vatov izhodne moči, vendar je valovod v tem času na ravnini čipa zelo večmoden, razmerje stranic izhodnega žarka pa doseže tudi 100:1, kar zahteva kompleksen sistem za oblikovanje žarka.
Ob predpostavki, da ni novega preboja v tehnologiji materialov in tehnologiji epitaksialne rasti, je glavni način za izboljšanje izhodne moči posameznega polprevodniškega laserskega čipa povečanje širine traku v svetlečem območju čipa. Vendar pa preveliko povečanje širine traku zlahka povzroči prečno nihanje višjega reda in nihanje, podobno nitki, kar močno zmanjša enakomernost svetlobnega oddajanja, izhodna moč pa se ne povečuje sorazmerno s širino traku, zato je izhodna moč posameznega čipa izjemno omejena. Za znatno izboljšanje izhodne moči se uporablja tehnologija matrike. Tehnologija integrira več laserskih enot na isti substrat, tako da je vsaka enota, ki oddaja svetlobo, poravnana kot enodimenzionalna matrika v smeri počasne osi. Če se za ločevanje vsake enote, ki oddaja svetlobo v matriki, uporabi tehnologija optične izolacije, da se ne motijo druga z drugo in tvorijo lasersko delovanje z več odprtinami, lahko s povečanjem števila integriranih enot, ki oddajajo svetlobo, povečate izhodno moč celotnega čipa. Ta polprevodniški laserski čip je polprevodniški laserski matrični (LDA) čip, znan tudi kot polprevodniška laserska palica.
Čas objave: 3. junij 2024