בחירת מקור לייזר אידיאלי: לייזר מוליך למחצה לפליטת קצה חלק ראשון

בחירה של אידיאלמקור לייזרלייזר מוליך למחצה פליטת קצה
1. מבוא
לייזר מוליך למחצהשבבים מחולקים לשבבי לייזר פולטי קצה (EEL) ושבבי לייזר פולטי חלל אנכי (VCSEL) בהתאם לתהליכי הייצור השונים של מהודים, וההבדלים המבניים הספציפיים שלהם מוצגים באיור 1. בהשוואה ללייזר פולטי חלל אנכי, פיתוח טכנולוגיית לייזר מוליכים למחצה פולטי קצה בוגר יותר, עם טווח אורכי גל רחב, גבוה.אלקטרו-אופטייעילות המרה, הספק גדול ויתרונות אחרים, מתאים מאוד לעיבוד לייזר, תקשורת אופטית ותחומים אחרים. כיום, לייזרי מוליכים למחצה פולטי קצה הם חלק חשוב בתעשיית האופטואלקטרוניקה, ויישומיהם מכסים תעשייה, טלקומוניקציה, מדע, צרכנות, צבא ותעופה וחלל. עם התפתחות והתקדמות הטכנולוגיה, ההספק, האמינות ויעילות המרת האנרגיה של לייזרי מוליכים למחצה פולטי קצה שופרו מאוד, וסיכויי היישום שלהם הולכים וגדלים.
בשלב הבא, אוביל אתכם להעריך עוד יותר את הקסם הייחודי של פליטות צדלייזרים מוליכים למחצה.

איור 1 (שמאל) לייזר מוליך למחצה פולט צד ו (ימין) דיאגרמת מבנה לייזר פולט משטח חלל אנכי

2. עקרון העבודה של מוליך למחצה פליטת קצהלייזר
ניתן לחלק את מבנה לייזר מוליך למחצה פולט קצה לשלושה חלקים הבאים: אזור פעיל של מוליך למחצה, מקור משאבה ומהוד אופטי. בשונה מהמהודים של לייזרים פולטי קצה אנכיים (המורכבים ממראות בראג עליונות ותחתונות), המהודים בהתקני לייזר מוליך למחצה פולט קצה מורכבים בעיקר משכבות אופטיות משני הצדדים. מבנה התקן ה-EEL האופייני ומבנה המהוד מוצגים באיור 2. הפוטון בהתקן לייזר מוליך למחצה פולט קצה מוגבר על ידי בחירת מצב במהוד, והלייזר נוצר בכיוון מקביל לפני השטח של המצע. להתקני לייזר מוליך למחצה פולט קצה יש מגוון רחב של אורכי גל פעולה והם מתאימים ליישומים מעשיים רבים, ולכן הם הופכים לאחד ממקורות הלייזר האידיאליים.

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

3. התקדמות המחקר של לייזרים מוליכים למחצה פולטי קצה מבוססי GaAs ו-GaN
לייזר מוליך למחצה המבוסס על חומר מוליך למחצה GaAs הוא אחת מטכנולוגיות לייזר המוליך למחצה הבשלות ביותר. כיום, לייזרים פולטי קצה מבוססי GAAS בתחום התדרים הקרובים לאינפרא אדום (760-1060 ננומטר) נמצאים בשימוש מסחרי נרחב. כחומר מוליך למחצה מהדור השלישי לאחר Si ו-GaAs, GaN זוכה לתשומת לב רבה במחקר מדעי ובתעשייה בשל תכונותיו הפיזיקליות והכימיות המצוינות. עם פיתוחם של התקנים אופטואלקטרוניים מבוססי GAN ומאמצי החוקרים, דיודות פולטות אור ולייזרים פולטי קצה מבוססי GAN עברו תהליך תיעוש.