מבוא ללייזר פולט קצה (EEL)

מבוא ללייזר פולט קצה (EEL)
על מנת להשיג פלט לייזר מוליך למחצה בעל הספק גבוה, הטכנולוגיה הנוכחית משתמשת במבנה פליטת קצה. המהוד של לייזר המוליך למחצה פולט הקצה מורכב ממשטח הדיסוציאציה הטבעי של גביש המוליך למחצה, וקרן הפלט נפלטת מהקצה הקדמי של הלייזר. לייזר מוליך למחצה מסוג פליטת קצה יכול להשיג פלט הספק גבוה, אך נקודת הפלט שלו אליפטית, איכות הקרן ירודה, ויש צורך לשנות את צורת הקרן באמצעות מערכת עיצוב קרן.
התרשים הבא מציג את מבנה לייזר המוליך למחצה פולט קצה. חלל האופטי של EEL מקביל לפני השטח של שבב המוליך למחצה ופולט לייזר בקצה שבב המוליך למחצה, מה שיכול לממש את פלט הלייזר בהספק גבוה, במהירות גבוהה ורעש נמוך. עם זאת, לפלט קרן הלייזר של EEL יש בדרך כלל חתך רוחב אסימטרי וסטייה זוויתית גדולה, ויעילות הצימוד עם סיבים או רכיבים אופטיים אחרים נמוכה.

הגדלת עוצמת המוצא של ה-EEL מוגבלת על ידי הצטברות חום פסולת באזור הפעיל ונזק אופטי על פני השטח של מוליך למחצה. על ידי הגדלת שטח מוליך הגל כדי להפחית את הצטברות החום הפסולת באזור הפעיל כדי לשפר את פיזור החום, הגדלת שטח המוצא של האור כדי להפחית את צפיפות ההספק האופטית של הקרן כדי למנוע נזק אופטי, ניתן להשיג עוצמת מוצא של עד כמה מאות מיליוואט במבנה מוליך גל במצב רוחבי יחיד.
עבור מוליך גל של 100 מ"מ, לייזר הפולט קצה יחיד יכול להשיג עשרות וואטים של הספק פלט, אך בשלב זה מוליך הגל הוא רב-מצבים מאוד במישור השבב, ויחס גובה-רוחב אלומת הפלט מגיע גם הוא ל-100:1, מה שדורש מערכת עיצוב אלומה מורכבת.
בהנחה שאין פריצת דרך חדשה בטכנולוגיית חומרים וטכנולוגיית צמיחה אפיטקסיאלית, הדרך העיקרית לשיפור עוצמת הפלט של שבב לייזר מוליך למחצה יחיד היא להגדיל את רוחב הרצועה של אזור האור של השבב. עם זאת, הגדלת רוחב הרצועה גבוהה מדי קלה לייצר תנודה רוחבית מסדר גבוה ותנודה דמוית פילמנט, אשר תפחית מאוד את אחידות תפוקת האור, והספק הפלט אינו עולה באופן פרופורציונלי לרוחב הרצועה, כך שהספק הפלט של שבב יחיד מוגבל ביותר. על מנת לשפר מאוד את עוצמת הפלט, נוצרה טכנולוגיית מערך. הטכנולוגיה משלבת יחידות לייזר מרובות על אותו מצע, כך שכל יחידת פולטת אור מסודרת כמערך חד-ממדי בכיוון הציר האיטי, כל עוד טכנולוגיית בידוד אופטי משמשת להפרדת כל יחידת פולטת אור במערך, כך שהן לא יפריעו זו לזו, ויוצרות לייזר רב-פתחי. ניתן להגדיל את עוצמת הפלט של השבב כולו על ידי הגדלת מספר יחידות פולטת האור המשולבות. שבב לייזר מוליך למחצה זה הוא שבב מערך לייזר מוליך למחצה (LDA), המכונה גם פס לייזר מוליך למחצה.