Úvod do okrajového emitujúceho lasera (EEL)

Úvod do okrajového emitujúceho lasera (EEL)
Na získanie vysokovýkonného polovodičového laserového výstupu je súčasnou technológiou použitie okrajovej emisnej štruktúry. Rezonátor polovodičového lasera s okrajovým vyžarovaním sa skladá z prirodzeného disociačného povrchu polovodičového kryštálu a výstupný lúč je vyžarovaný z predného konca lasera. Polovodičový laser s okrajovým vyžarovaním môže dosiahnuť vysoký výkon, ale jeho výstupný bod je eliptický, kvalita lúča je zlá a tvar lúča je potrebné upraviť pomocou systému tvarovania lúča.
Nasledujúci diagram znázorňuje štruktúru polovodičového lasera s vyžarovaním okrajov. Optická dutina EEL je rovnobežná s povrchom polovodičového čipu a vyžaruje laser na okraji polovodičového čipu, ktorý dokáže realizovať laserový výstup s vysokým výkonom, vysokou rýchlosťou a nízkym šumom. Avšak výstup laserového lúča EEL má vo všeobecnosti asymetrický prierez lúča a veľkú uhlovú divergenciu a účinnosť spojenia s vláknom alebo inými optickými komponentmi je nízka.

Nárast výstupného výkonu EEL je limitovaný akumuláciou odpadového tepla v aktívnej oblasti a optickým poškodením povrchu polovodiča. Zväčšením plochy vlnovodu, aby sa znížilo nahromadenie odpadového tepla v aktívnej oblasti, aby sa zlepšil rozptyl tepla, zväčšením plochy svetelného výkonu, aby sa znížila hustota optického výkonu lúča, aby sa zabránilo optickému poškodeniu, môže výstupný výkon až niekoľko stoviek miliwattov. možno dosiahnuť v štruktúre vlnovodu s jedným priečnym vidom.
V prípade 100 mm vlnovodu môže jeden laser vyžarujúci okraj dosiahnuť desiatky wattov výstupného výkonu, ale v súčasnosti je vlnovod vysoko multimódový v rovine čipu a pomer strán výstupného lúča tiež dosahuje 100:1, vyžadujúci komplexný systém tvarovania lúča.
Za predpokladu, že v technológii materiálov a technológii epitaxného rastu nedošlo k žiadnemu novému prelomu, hlavným spôsobom, ako zlepšiť výstupný výkon jediného polovodičového laserového čipu, je zväčšenie šírky pásika v svetelnej oblasti čipu. Zväčšenie príliš veľkej šírky pásu je však jednoduché na vytvorenie priečnej oscilácie v režime vysokého rádu a vláknitej oscilácie, čo výrazne zníži rovnomernosť svetelného výkonu a výstupný výkon sa nezvyšuje úmerne so šírkou pásu, takže výstupný výkon jeden čip je extrémne obmedzený. Aby sa výrazne zlepšil výstupný výkon, vzniká technológia poľa. Technológia integruje viacero laserových jednotiek na rovnakom substráte, takže každá jednotka vyžarujúca svetlo je usporiadaná ako jednorozmerné pole v smere pomalej osi, pokiaľ sa na oddelenie každej jednotky vyžarovania svetla v poli používa technológia optickej izolácie. , aby sa navzájom nerušili a tvorili multiapertúrny laser, môžete zvýšiť výstupný výkon celého čipu zvýšením počtu integrovaných jednotiek vyžarujúcich svetlo. Tento polovodičový laserový čip je čip polovodičového laserového poľa (LDA), tiež známy ako polovodičový laserový pás.