בחירה של מקור לייזר אידיאלי: לייזר מוליכים למחצה פליטת קצה חלק ראשון

בחירה של אידיאלמקור לייזר: לייזר מוליכים למחצה פליטת קצה
1. הקדמה
לייזר מוליכים למחצהשבבים מחולקים לשבבי לייזר פולטי קצוות (EEL) ושבבי לייזר פולטי משטח חלל אנכי (VCSEL) בהתאם לתהליכי הייצור השונים של מהודים, וההבדלים המבניים הספציפיים שלהם מוצגים באיור 1. בהשוואה ללייזר פולט משטח חלל אנכי, קצה. פיתוח טכנולוגיית לייזר מוליכים למחצה פולטים בוגר יותר, עם טווח אורכי גל רחב, גבוהאלקטרו-אופטייעילות המרה, הספק גדול ויתרונות נוספים, מתאים מאוד לעיבוד לייזר, תקשורת אופטית ותחומים נוספים. כיום, לייזרים מוליכים למחצה פולטי קצה הם חלק חשוב מתעשיית האלקטרוניקה האופטו, והיישומים שלהם כיסו את התעשייה, התקשורת, המדע, הצרכנות, הצבא והחלל. עם ההתפתחות וההתקדמות של הטכנולוגיה, הכוח, האמינות ויעילות המרת האנרגיה של לייזרים מוליכים למחצה פולטי קצה שופרו מאוד, וסיכויי היישום שלהם נרחבים יותר ויותר.
לאחר מכן, אוביל אותך להעריך עוד יותר את הקסם הייחודי של פליטת צדלייזרים מוליכים למחצה.

איור 1 (משמאל) לייזר מוליכים למחצה פולט צד ודיאגרמת מבנה לייזר משטח חלל אנכי (מימין)

2. עקרון עבודה של מוליך למחצה פליטת קצהלייזר
ניתן לחלק את המבנה של לייזר מוליכים למחצה פולט קצה לשלושה החלקים הבאים: אזור פעיל מוליכים למחצה, מקור משאבה ומהוד אופטי. בשונה מהתהודים של לייזרים פולטי פני שטח של חלל אנכי (המורכבים ממראות Bragg עליונות ותחתונות), המהודים במכשירי לייזר מוליכים למחצה פולטי קצה מורכבים בעיקר מסרטים אופטיים משני הצדדים. מבנה מכשיר ה-EEL ומבנה התהודה האופייני מוצגים באיור 2. הפוטון במכשיר הלייזר המוליך למחצה עם פליטת קצה מוגבר על ידי בחירת מצב במהוד, והלייזר נוצר בכיוון המקביל למשטח המצע. למכשירי לייזר מוליכים למחצה פולטי קצוות יש מגוון רחב של אורכי גל הפעלה ומתאימים ליישומים מעשיים רבים, כך שהם הופכים לאחד ממקורות הלייזר האידיאליים.

מדדי הערכת הביצועים של לייזרים מוליכים למחצה פולטי קצה תואמים גם לייזרים מוליכים למחצה אחרים, כולל: (1) אורך גל לייזר לייזר; (2) זרם סף Ith, כלומר, הזרם שבו דיודת הלייזר מתחילה ליצור תנודת לייזר; (3) זרם עבודה Iop, כלומר, זרם ההנעה כאשר דיודת הלייזר מגיעה להספק המוצא המדורג, פרמטר זה מוחל על התכנון והאפנון של מעגל כונן הלייזר; (4) יעילות שיפוע; (5) זווית סטייה אנכית θ⊥; (6) זווית סטייה אופקית θ∥; (7) נטר את הזרם Im, כלומר, הגודל הנוכחי של שבב הלייזר המוליך למחצה בהספק המוצא המדורג.

3. התקדמות מחקר של לייזרים מוליכים למחצה המבוססים על GaAs ו- GaN
הלייזר המוליך למחצה המבוסס על חומר מוליך למחצה GaAs הוא אחת מטכנולוגיות הלייזר המוליכים למחצה הבוגרות ביותר. נכון לעכשיו, נעשה שימוש מסחרי נרחב בלייזרי מוליכים למחצה פולטי-קצה המבוססים על GAAS. כחומר המוליכים למחצה מהדור השלישי אחרי Si ו-GaAs, GaN היה מודאג נרחב במחקר מדעי ובתעשייה בגלל התכונות הפיזיקליות והכימיות המצוינות שלו. עם הפיתוח של מכשירים אופטו-אלקטרוניים מבוססי GAN ומאמצי החוקרים, תועשו דיודות פולטות אור מבוססות GAN ולייזרים פולטי קצה.