Výber ideálneho laserového zdroja: polovodičový laser s hranou emisie, prvá časť

Voľba ideálulaserový zdrojpolovodičový laser s okrajovou emisiou
1. Úvod
Polovodičový laserČipy sa delia na laserové čipy s edge emitting (EEL) a laserové čipy s vertikálnym dutinovým povrchovým emittingom (VCSEL) podľa rôznych výrobných procesov rezonátorov a ich špecifické štrukturálne rozdiely sú znázornené na obrázku 1. V porovnaní s laserom s vertikálnym dutinovým povrchovým emittingom je technológia polovodičových laserov s edge emittingom vyspelejšia, so širokým rozsahom vlnových dĺžok, vysokou...elektrooptickýúčinnosť konverzie, veľký výkon a ďalšie výhody, veľmi vhodné pre laserové spracovanie, optickú komunikáciu a ďalšie oblasti. V súčasnosti sú polovodičové lasery s okrajovým vyžarovaním dôležitou súčasťou optoelektronického priemyslu a ich aplikácie pokrývajú priemysel, telekomunikácie, vedu, spotrebiteľský priemysel, armádu a letecký priemysel. S rozvojom a pokrokom technológie sa výrazne zlepšil výkon, spoľahlivosť a účinnosť konverzie energie polovodičových laserov s okrajovým vyžarovaním a ich aplikačné vyhliadky sú čoraz rozsiahlejšie.
Ďalej vás prevediem ďalším spôsobom, ako oceniť jedinečné čaro bočného vyžarovania.polovodičové lasery.

Obrázok 1 (vľavo) bočný emitujúci polovodičový laser a (vpravo) štruktúrny diagram laseru s vertikálnou dutinou emitujúcim povrchom

2. Princíp fungovania polovodiča s okrajovou emisioulaser
Štruktúru polovodičového laseru s hranou žiarenia možno rozdeliť na nasledujúce tri časti: aktívnu oblasť polovodiča, zdroj čerpania a optický rezonátor. Na rozdiel od rezonátorov laserov s vertikálnou dutinou a povrchovou emisiou (ktoré sa skladajú z horných a dolných Braggových zrkadiel) sú rezonátory v polovodičových laserových zariadeniach s hranou žiarenia zložené prevažne z optických filmov na oboch stranách. Typická štruktúra EEL zariadenia a štruktúra rezonátora sú znázornené na obrázku 2. Fotón v polovodičovom laserovom zariadení s hranou žiarenia je zosilnený výberom módu v rezonátore a laser sa formuje v smere rovnobežnom s povrchom substrátu. Polovodičové laserové zariadenia s hranou žiarenia majú široký rozsah prevádzkových vlnových dĺžok a sú vhodné pre mnoho praktických aplikácií, takže sa stávajú jedným z ideálnych laserových zdrojov.

Indexy hodnotenia výkonu polovodičových laserov s okrajovým vyžarovaním sú tiež konzistentné s inými polovodičovými lasermi, vrátane: (1) vlnovej dĺžky laserového vyžarovania; (2) prahového prúdu Ith, teda prúdu, pri ktorom laserová dióda začína generovať laserové kmitanie; (3) pracovného prúdu Iop, teda budiaceho prúdu, keď laserová dióda dosiahne menovitý výstupný výkon; tento parameter sa používa pri návrhu a modulácii budiacej elektródy laseru; (4) účinnosti sklonu; (5) vertikálneho uhla divergencie θ⊥; (6) horizontálneho uhla divergencie θ∥; (7) monitorovania prúdu Im, teda veľkosti prúdu polovodičového laserového čipu pri menovitom výstupnom výkone.

3. Pokrok vo výskume polovodičových laserov s hranou žiarenia na báze GaAs a GaN
Polovodičový laser na báze polovodičového materiálu GaAs je jednou z najvyspelejších technológií polovodičových laserov. V súčasnosti sa komerčne široko používajú polovodičové lasery s okrajovým vyžarovaním v blízkom infračervenom pásme (760 – 1060 nm) na báze GAAS. Ako polovodičový materiál tretej generácie po Si a GaAs sa GaN vďaka svojim vynikajúcim fyzikálnym a chemickým vlastnostiam teší veľkej obľube vo vedeckom výskume a priemysle. S vývojom optoelektronických zariadení na báze GAN a úsilím výskumníkov sa industrializovali diódy emitujúce svetlo a lasery s okrajovým vyžarovaním na báze GAN.