Inleiding tot de Edge Emitting Laser (EEL)
Om een hoog vermogen te bereiken met een halfgeleiderlaser, maakt de huidige technologie gebruik van een randemissiestructuur. De resonator van een randemitterende halfgeleiderlaser bestaat uit het natuurlijke dissociatieoppervlak van het halfgeleiderkristal, en de uitgangsstraal wordt uitgezonden vanaf de voorkant van de laser. Een randemitterende halfgeleiderlaser kan een hoog vermogen leveren, maar de uitgangsspot is elliptisch, de straalkwaliteit is slecht en de straalvorm moet worden aangepast met een straalvormingssysteem.
Het volgende diagram toont de structuur van de randemitterende halfgeleiderlaser. De optische holte van de EEL is parallel aan het oppervlak van de halfgeleiderchip en zendt laserlicht uit aan de rand van de chip. Dit maakt een laseroutput met hoog vermogen, hoge snelheid en lage ruis mogelijk. De laserbundel van een EEL heeft echter over het algemeen een asymmetrische doorsnede en een grote hoekspreiding, en de koppelingsefficiëntie met vezels of andere optische componenten is laag.
De toename van het uitgangsvermogen van EEL wordt beperkt door de ophoping van restwarmte in het actieve gebied en optische schade aan het halfgeleideroppervlak. Door het golfgeleideroppervlak te vergroten om de restwarmteophoping in het actieve gebied te verminderen en de warmteafvoer te verbeteren, en door het lichtuitgangsoppervlak te vergroten om de optische vermogensdichtheid van de bundel te verlagen en optische schade te voorkomen, kan een uitgangsvermogen tot enkele honderden milliwatt worden bereikt in een golfgeleiderstructuur met één transversale modus.
Voor de 100 mm-golfgeleider kan een enkele randemitterende laser tientallen watt aan uitgangsvermogen bereiken, maar op dit moment is de golfgeleider sterk multimodaal op het vlak van de chip, en de aspectverhouding van de uitgangsstraal bereikt ook 100:1, waardoor een complex straalvormingssysteem nodig is.
Ervan uitgaande dat er geen nieuwe doorbraken zijn in materiaaltechnologie en epitaxiale groeitechnologie, is de belangrijkste manier om het uitgangsvermogen van een enkele halfgeleiderlaserchip te verbeteren het vergroten van de breedte van het lichtgevende gebied van de chip. Een te grote strookbreedte kan echter gemakkelijk leiden tot transversale oscillaties van hogere orde en filamentachtige oscillaties, wat de uniformiteit van de lichtopbrengst aanzienlijk vermindert. Bovendien neemt het uitgangsvermogen niet evenredig toe met de strookbreedte, waardoor het uitgangsvermogen van een enkele chip extreem beperkt blijft. Om het uitgangsvermogen aanzienlijk te verbeteren, is arraytechnologie ontwikkeld. Deze technologie integreert meerdere lasereenheden op hetzelfde substraat, zodat elke lichtemitterende eenheid in de richting van de langzame as een eendimensionale array vormt. Door optische isolatietechnologie toe te passen om elke lichtemitterende eenheid in de array te scheiden, zodat ze elkaar niet storen en een laser met meerdere openingen ontstaat, kan het uitgangsvermogen van de gehele chip worden verhoogd door het aantal geïntegreerde lichtemitterende eenheden te vergroten. Deze halfgeleiderlaserchip is een halfgeleiderlaserarray (LDA)-chip, ook wel bekend als een halfgeleiderlaserbalk.
Geplaatst op: 3 juni 2024