Keuze uit ideaallaserbron: halfgeleiderlaser met randemissie
1. Inleiding
Halfgeleiderlaserchips zijn onderverdeeld in randemitterende laserchips (EEL) en oppervlakte-emitterende laserchips met verticale holte (VCSEL) volgens de verschillende productieprocessen van resonatoren, en hun specifieke structurele verschillen worden getoond in figuur 1. Vergeleken met oppervlakte-emitterende laserchips met verticale holte, rand emitterende halfgeleiderlasertechnologie-ontwikkeling is volwassener, met een breed golflengtebereik, hoogelektro-optischconversie-efficiëntie, groot vermogen en andere voordelen, zeer geschikt voor laserverwerking, optische communicatie en andere velden. Momenteel vormen edge-emitting halfgeleiderlasers een belangrijk onderdeel van de opto-elektronica-industrie, en hun toepassingen bestrijken de industrie, telecommunicatie, wetenschap, consumenten, het leger en de ruimtevaart. Met de ontwikkeling en vooruitgang van de technologie zijn het vermogen, de betrouwbaarheid en de energieconversie-efficiëntie van edge-emitting halfgeleiderlasers aanzienlijk verbeterd, en worden hun toepassingsmogelijkheden steeds uitgebreider.
Vervolgens zal ik u de unieke charme van zijstraling verder laten waarderenhalfgeleider lasers.
Figuur 1 (links) zijdelings emitterende halfgeleiderlaser en (rechts) verticaal holte-oppervlak emitterend laserstructuurdiagram
2. Werkingsprincipe van randemissiehalfgeleiderlaser
De structuur van een randemitterende halfgeleiderlaser kan worden onderverdeeld in de volgende drie delen: actief halfgeleidergebied, pompbron en optische resonator. Anders dan de resonatoren van oppervlakte-emitterende lasers met verticale holte (die zijn samengesteld uit Bragg-spiegels aan de boven- en onderkant), bestaan de resonatoren in randemitterende halfgeleiderlasers hoofdzakelijk uit optische films aan beide zijden. De typische EEL-apparaatstructuur en resonatorstructuur worden getoond in figuur 2. Het foton in het halfgeleiderlaserapparaat met randemissie wordt versterkt door modusselectie in de resonator, en de laser wordt gevormd in de richting parallel aan het substraatoppervlak. Randemitterende halfgeleiderlaserapparaten hebben een breed bereik aan bedrijfsgolflengten en zijn geschikt voor veel praktische toepassingen, zodat ze een van de ideale laserbronnen worden.
De prestatie-evaluatie-indexen van randemitterende halfgeleiderlasers zijn ook consistent met die van andere halfgeleiderlasers, waaronder: (1) laserlasgolflengte; (2) Drempelstroom Ith, dat wil zeggen de stroom waarbij de laserdiode laseroscillatie begint te genereren; (3) Werkstroom Iop, dat wil zeggen de stuurstroom wanneer de laserdiode het nominale uitgangsvermogen bereikt, deze parameter wordt toegepast op het ontwerp en de modulatie van het laseraandrijfcircuit; (4) Hellingsefficiëntie; (5) Verticale divergentiehoek θ⊥; (6) Horizontale divergentiehoek θ∥; (7) Bewaak de huidige Im, dat wil zeggen de huidige grootte van de halfgeleiderlaserchip bij het nominale uitgangsvermogen.
3. Onderzoeksvoortgang van op GaAs en GaN gebaseerde randemitterende halfgeleiderlasers
De halfgeleiderlaser op basis van GaAs-halfgeleidermateriaal is een van de meest volwassen halfgeleiderlasertechnologieën. Momenteel worden op GAAS gebaseerde nabij-infraroodband (760-1060 nm) randemitterende halfgeleiderlasers op grote schaal commercieel gebruikt. Als halfgeleidermateriaal van de derde generatie, na Si en GaAs, is GaN breed betrokken geweest bij wetenschappelijk onderzoek en de industrie vanwege zijn uitstekende fysische en chemische eigenschappen. Met de ontwikkeling van op GAN gebaseerde opto-elektronische apparaten en de inspanningen van onderzoekers zijn op GAN gebaseerde lichtgevende dioden en randemitterende lasers geïndustrialiseerd.
Posttijd: 16 januari 2024