Επιλογή ιδανικής πηγής λέιζερ: λέιζερ ημιαγωγών εκπομπής άκρων Μέρος 1

Επιλογή ιδανικούπηγή λέιζερ: λέιζερ ημιαγωγών εκπομπής άκρων
1. Εισαγωγή
Λέιζερ ημιαγωγώντα τσιπ χωρίζονται σε τσιπ λέιζερ εκπομπής άκρων (EEL) και τσιπ λέιζερ εκπέμποντας κάθετη επιφάνεια κοιλότητας (VCSEL) σύμφωνα με τις διαφορετικές διαδικασίες κατασκευής των συντονιστών και οι ειδικές δομικές τους διαφορές φαίνονται στο σχήμα 1. Σε σύγκριση με το λέιζερ εκπομπής κάθετης επιφάνειας κοιλότητας, άκρη Η ανάπτυξη τεχνολογίας λέιζερ ημιαγωγών που εκπέμπει είναι πιο ώριμη, με ευρύ φάσμα μήκους κύματος, υψηλόηλεκτρο-οπτικήαποδοτικότητα μετατροπής, μεγάλη ισχύς και άλλα πλεονεκτήματα, πολύ κατάλληλο για επεξεργασία λέιζερ, οπτική επικοινωνία και άλλα πεδία. Επί του παρόντος, τα λέιζερ ημιαγωγών εκπομπής άκρων αποτελούν σημαντικό μέρος της βιομηχανίας οπτοηλεκτρονικής και οι εφαρμογές τους έχουν καλύψει τη βιομηχανία, τις τηλεπικοινωνίες, την επιστήμη, τους καταναλωτές, τον στρατό και την αεροδιαστημική. Με την ανάπτυξη και την πρόοδο της τεχνολογίας, η ισχύς, η αξιοπιστία και η απόδοση μετατροπής ενέργειας των λέιζερ ημιαγωγών που εκπέμπουν άκρα έχουν βελτιωθεί σημαντικά και οι προοπτικές εφαρμογής τους είναι όλο και πιο εκτεταμένες.
Στη συνέχεια, θα σας οδηγήσω να εκτιμήσετε περαιτέρω τη μοναδική γοητεία της πλευρικής εκπομπήςλέιζερ ημιαγωγών.

Σχήμα 1 (αριστερό) διάγραμμα δομής λέιζερ ημιαγωγών που εκπέμπει πλευρά και (δεξιά) κάθετη επιφάνεια κοιλότητας που εκπέμπει

2. Αρχή λειτουργίας ημιαγωγού εκπομπής ακμώνλέιζερ
Η δομή του λέιζερ ημιαγωγών εκπομπής άκρων μπορεί να χωριστεί στα ακόλουθα τρία μέρη: ενεργή περιοχή ημιαγωγών, πηγή αντλίας και οπτικός συντονιστής. Διαφορετικά από τα αντηχεία των λέιζερ που εκπέμπουν επιφάνεια κάθετης κοιλότητας (τα οποία αποτελούνται από πάνω και κάτω κάτοπτρα Bragg), τα αντηχεία στις συσκευές λέιζερ ημιαγωγών εκπομπής ακμών αποτελούνται κυρίως από οπτικές μεμβράνες και στις δύο πλευρές. Η τυπική δομή της συσκευής EEL και η δομή του συντονιστή φαίνονται στο Σχήμα 2. Το φωτόνιο στη συσκευή λέιζερ ημιαγωγών εκπομπής ακμών ενισχύεται με επιλογή τρόπου λειτουργίας στον συντονιστή και το λέιζερ σχηματίζεται στην κατεύθυνση παράλληλη προς την επιφάνεια του υποστρώματος. Οι συσκευές λέιζερ ημιαγωγών εκπομπής άκρων έχουν μεγάλο εύρος μηκών κύματος λειτουργίας και είναι κατάλληλες για πολλές πρακτικές εφαρμογές, επομένως γίνονται μια από τις ιδανικές πηγές λέιζερ.

Οι δείκτες αξιολόγησης απόδοσης των λέιζερ ημιαγωγών που εκπέμπουν άκρα είναι επίσης συνεπείς με άλλα λέιζερ ημιαγωγών, όπως: (1) μήκος κύματος λέιζερ λέιζερ. (2) Ρεύμα κατωφλίου Ith, δηλαδή το ρεύμα στο οποίο η δίοδος λέιζερ αρχίζει να δημιουργεί ταλάντωση λέιζερ. (3) Ρεύμα εργασίας Iop, δηλαδή το ρεύμα οδήγησης όταν η δίοδος λέιζερ φτάσει την ονομαστική ισχύ εξόδου, αυτή η παράμετρος εφαρμόζεται στο σχεδιασμό και τη διαμόρφωση του κυκλώματος κίνησης λέιζερ. (4) Απόδοση κλίσης. (5) Κατακόρυφη γωνία απόκλισης θ⊥; (6) Γωνία οριζόντιας απόκλισης θ∥; (7) Παρακολουθήστε το ρεύμα Im, δηλαδή το τρέχον μέγεθος του τσιπ λέιζερ ημιαγωγών στην ονομαστική ισχύ εξόδου.

3. Πρόοδος έρευνας για λέιζερ ημιαγωγών που εκπέμπουν ακμές με βάση GaAs και GaN
Το λέιζερ ημιαγωγών που βασίζεται σε υλικό ημιαγωγών GaAs είναι μια από τις πιο ώριμες τεχνολογίες λέιζερ ημιαγωγών. Επί του παρόντος, τα λέιζερ ημιαγωγών με ζώνη εγγύς υπέρυθρης ακτινοβολίας (760-1060 nm) με βάση το GAAS έχουν χρησιμοποιηθεί ευρέως στο εμπόριο. Ως ημιαγωγικό υλικό τρίτης γενιάς μετά τα Si και GaAs, το GaN έχει απασχολήσει ευρέως την επιστημονική έρευνα και τη βιομηχανία λόγω των εξαιρετικών φυσικών και χημικών ιδιοτήτων του. Με την ανάπτυξη οπτοηλεκτρονικών συσκευών που βασίζονται στο GAN και τις προσπάθειες των ερευνητών, οι δίοδοι εκπομπής φωτός με βάση το GAN και τα λέιζερ εκπομπής ακμών έχουν βιομηχανοποιηθεί.