Εισαγωγή στο λέιζερ εκπομπής ακμών (EEL)

Εισαγωγή στο λέιζερ εκπομπής ακμών (EEL)
Για την επίτευξη εξόδου λέιζερ ημιαγωγών υψηλής ισχύος, η τρέχουσα τεχνολογία είναι η χρήση δομής εκπομπής ακμής. Ο συντονιστής του λέιζερ ημιαγωγών που εκπέμπει ακμή αποτελείται από τη φυσική επιφάνεια διάσπασης του κρυστάλλου ημιαγωγών και η δέσμη εξόδου εκπέμπεται από το μπροστινό άκρο του λέιζερ. Το λέιζερ ημιαγωγών τύπου εκπομπής ακμής μπορεί να επιτύχει υψηλή ισχύ εξόδου, αλλά το σημείο εξόδου του είναι ελλειπτικό, η ποιότητα της δέσμης είναι κακή και το σχήμα της δέσμης πρέπει να τροποποιηθεί με ένα σύστημα διαμόρφωσης δέσμης.
Το ακόλουθο διάγραμμα δείχνει τη δομή του λέιζερ ημιαγωγού που εκπέμπει ακμή. Η οπτική κοιλότητα του EEL είναι παράλληλη με την επιφάνεια του τσιπ ημιαγωγού και εκπέμπει λέιζερ στην άκρη του τσιπ ημιαγωγού, η οποία μπορεί να πραγματοποιήσει την έξοδο λέιζερ με υψηλή ισχύ, υψηλή ταχύτητα και χαμηλό θόρυβο. Ωστόσο, η έξοδος δέσμης λέιζερ από το EEL έχει γενικά ασύμμετρη διατομή δέσμης και μεγάλη γωνιακή απόκλιση, και η απόδοση σύζευξης με οπτικές ίνες ή άλλα οπτικά εξαρτήματα είναι χαμηλή.

Η αύξηση της ισχύος εξόδου EEL περιορίζεται από τη συσσώρευση απορριπτόμενης θερμότητας στην ενεργό περιοχή και την οπτική βλάβη στην επιφάνεια των ημιαγωγών. Αυξάνοντας την περιοχή του κυματοδηγού για τη μείωση της συσσώρευσης απορριπτόμενης θερμότητας στην ενεργό περιοχή και βελτιώνοντας την απαγωγή θερμότητας, αυξάνοντας την περιοχή εξόδου φωτός για τη μείωση της οπτικής πυκνότητας ισχύος της δέσμης και αποφεύγοντας την οπτική βλάβη, μπορεί να επιτευχθεί ισχύς εξόδου έως και αρκετών εκατοντάδων milliwatt στη δομή κυματοδηγού μονής εγκάρσιας λειτουργίας.
Για τον κυματοδηγό 100 mm, ένα λέιζερ με μία μόνο εκπομπή ακμών μπορεί να επιτύχει δεκάδες watt ισχύος εξόδου, αλλά αυτή τη στιγμή ο κυματοδηγός είναι ιδιαίτερα πολυτροπικός στο επίπεδο του τσιπ και η αναλογία διαστάσεων της δέσμης εξόδου φτάνει επίσης το 100:1, απαιτώντας ένα πολύπλοκο σύστημα διαμόρφωσης δέσμης.
Με την προϋπόθεση ότι δεν υπάρχει νέα ανακάλυψη στην τεχνολογία υλικών και την τεχνολογία επιταξιακής ανάπτυξης, ο κύριος τρόπος βελτίωσης της ισχύος εξόδου ενός μεμονωμένου τσιπ λέιζερ ημιαγωγών είναι η αύξηση του πλάτους της λωρίδας της φωτεινής περιοχής του τσιπ. Ωστόσο, η υπερβολική αύξηση του πλάτους της λωρίδας είναι εύκολο να παραχθεί εγκάρσια ταλάντωση υψηλής τάξης και ταλάντωση νηματοειδούς, η οποία θα μειώσει σημαντικά την ομοιομορφία της εξόδου φωτός, και η ισχύς εξόδου δεν αυξάνεται αναλογικά με το πλάτος της λωρίδας, επομένως η ισχύς εξόδου ενός μεμονωμένου τσιπ είναι εξαιρετικά περιορισμένη. Προκειμένου να βελτιωθεί σημαντικά η ισχύς εξόδου, δημιουργείται η τεχνολογία συστοιχίας. Η τεχνολογία ενσωματώνει πολλαπλές μονάδες λέιζερ στο ίδιο υπόστρωμα, έτσι ώστε κάθε μονάδα εκπομπής φωτός να παρατάσσεται ως μονοδιάστατη συστοιχία στην κατεύθυνση του αργού άξονα, εφόσον χρησιμοποιείται η τεχνολογία οπτικής απομόνωσης για τον διαχωρισμό κάθε μονάδας εκπομπής φωτός στη συστοιχία, έτσι ώστε να μην αλληλεπιδρούν μεταξύ τους, σχηματίζοντας μια δέσμη λέιζερ πολλαπλών διαφραγμάτων, μπορείτε να αυξήσετε την ισχύ εξόδου ολόκληρου του τσιπ αυξάνοντας τον αριθμό των ενσωματωμένων μονάδων εκπομπής φωτός. Αυτό το τσιπ λέιζερ ημιαγωγών είναι ένα τσιπ συστοιχίας λέιζερ ημιαγωγών (LDA), γνωστό και ως ράβδος λέιζερ ημιαγωγών.