מבוא ללייזר פולט קצוות (EEL)

מבוא ללייזר פולט קצוות (EEL)
על מנת להשיג פלט לייזר מוליכים למחצה בהספק גבוה, הטכנולוגיה הנוכחית היא להשתמש במבנה פליטת קצה. המהוד של הלייזר המוליך למחצה פולט קצה מורכב ממשטח הדיסוציאציה הטבעי של גביש המוליך למחצה, וקרן הפלט נפלטת מהקצה הקדמי של הלייזר. הלייזר המוליך למחצה מסוג פליטת קצה יכול להשיג תפוקת הספק גבוהה, אך נקודת הפלט היא אליפטית, איכות האלומה ירודה, ויש לשנות את צורת האלומה באמצעות מערכת עיצוב אלומה.
התרשים הבא מציג את המבנה של הלייזר המוליך למחצה פולט קצה. החלל האופטי של EEL מקביל לפני השטח של שבב המוליך למחצה ופולט לייזר בקצה שבב המוליך למחצה, שיכול לממש את פלט הלייזר בהספק גבוה, במהירות גבוהה וברעש נמוך. עם זאת, פלט קרן הלייזר על ידי EEL הוא בדרך כלל בעל חתך רוחב קרן אסימטרי והסתייגות זוויתית גדולה, ויעילות הצימוד עם סיבים או רכיבים אופטיים אחרים נמוכה.

הגידול בהספק ה-EEL מוגבל על ידי הצטברות חום פסולת באזור פעיל ונזק אופטי על פני המוליכים למחצה. על ידי הגדלת שטח מוליך הגל כדי להפחית את הצטברות החום הפסולת באזור הפעיל כדי לשפר את פיזור החום, הגדלת אזור פלט האור כדי להפחית את צפיפות ההספק האופטית של האלומה כדי למנוע נזק אופטי, הספק המוצא של עד כמה מאות מיליוואט יכול להיות מושגת במבנה מוליך גל במצב רוחבי יחיד.
עבור מוליך הגל של 100 מ"מ, לייזר יחיד פולט קצה יכול להשיג עשרות וואט של הספק פלט, אך בשלב זה מוליך הגל הוא רב-מצבי מאוד במישור השבב, ויחס הגובה-רוחב של קרן הפלט מגיע גם ל-100:1, דורש מערכת עיצוב קרן מורכבת.
בהנחה שאין פריצת דרך חדשה בטכנולוגיית החומר ובטכנולוגיית הצמיחה האפיטקסיאלית, הדרך העיקרית לשפר את הספק הפלט של שבב לייזר מוליך למחצה בודד היא הגדלת רוחב הרצועה של האזור הזוהר של השבב. עם זאת, הגדלת רוחב הרצועה גבוהה מדי קלה לייצר תנודת מצב רוחבי מסדר גבוה ותנודה דמוית חוט, מה שיפחית מאוד את אחידות תפוקת האור, והספק המוצא אינו גדל באופן פרופורציונלי עם רוחב הרצועה, כך שהספק הפלט של שבב בודד מוגבל ביותר. על מנת לשפר מאוד את הספק הפלט, נוצרת טכנולוגיית מערך. הטכנולוגיה משלבת מספר יחידות לייזר על אותו מצע, כך שכל יחידה פולטת אור מסודרת כמערך חד מימדי בכיוון הציר האיטי, כל עוד נעשה שימוש בטכנולוגיית הבידוד האופטי כדי להפריד כל יחידה פולטת אור במערך. , כדי שהם לא יפריעו זה לזה, ויוצרים לייזר מרובה צמצמים, אתה יכול להגדיל את הספק הפלט של השבב כולו על ידי הגדלת מספר יחידות פולטות האור המשולבות. שבב לייזר מוליכים למחצה זה הוא שבב מערך לייזר מוליכים למחצה (LDA), המכונה גם פס לייזר מוליכים למחצה.