Εισαγωγή στο Laser που εκπέμπει άκρα (EEL)

Εισαγωγή στο Laser που εκπέμπει άκρα (EEL)
Προκειμένου να επιτευχθεί έξοδος λέιζερ ημιαγωγών υψηλής ισχύος, η τρέχουσα τεχνολογία χρησιμοποιεί τη δομή εκπομπής ακμών. Ο συντονιστής του λέιζερ ημιαγωγών που εκπέμπει άκρα αποτελείται από τη φυσική επιφάνεια διάστασης του κρυστάλλου ημιαγωγού και η δέσμη εξόδου εκπέμπεται από το μπροστινό άκρο του λέιζερ. Το λέιζερ ημιαγωγών τύπου εκπομπής ακμών μπορεί να επιτύχει υψηλή απόδοση ισχύος Το σημείο εξόδου είναι ελλειπτικό, η ποιότητα της δέσμης είναι κακή και το σχήμα της δοκού πρέπει να τροποποιηθεί με ένα σύστημα διαμόρφωσης δέσμης.
Το παρακάτω διάγραμμα δείχνει τη δομή του λέιζερ ημιαγωγών που εκπέμπει άκρη. Η οπτική κοιλότητα του EEL είναι παράλληλη με την επιφάνεια του τσιπ ημιαγωγού και εκπέμπει λέιζερ στην άκρη του τσιπ ημιαγωγού, το οποίο 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 ίνες ή άλλα οπτικά εξαρτήματα είναι χαμηλή.

Η αύξηση της ισχύος εξόδου EEL περιορίζεται από τη συσσώρευση άχρηστης θερμότητας στην ενεργό περιοχή και την οπτική βλάβη στην επιφάνεια ημιαγωγών. Αυξάνοντας την περιοχή του κυματοδηγού για τη μείωση της συσσώρευσης απορριπτόμενης θερμότητας στην ενεργό περιοχή για τη βελτίωση της απαγωγής θερμότητας, αυξάνοντας την περιοχή εξόδου φωτός για τη μείωση της πυκνότητας οπτικής ισχύος της δέσμης για την αποφυγή οπτικής βλάβης, η ισχύς εξόδου έως και αρκετές εκατοντάδες milliwatts μπορεί επιτυγχάνεται στη δομή κυματοδηγού απλού εγκάρσιου τρόπου.
Για τον κυματοδηγό 100 χιλιοστών, ένα λέιζερ που εκπέμπει μόνο άκρα μπορεί να επιτύχει ισχύ εξόδου δεκάδων watt, αλλά αυτή τη στιγμή ο κυματοδηγός είναι εξαιρετικά πολλαπλών λειτουργιών στο επίπεδο του τσιπ και η αναλογία διαστάσεων δέσμης εξόδου φτάνει επίσης το 100:1. που απαιτεί ένα πολύπλοκο σύστημα διαμόρφωσης δοκών.
Με την προϋπόθεση ότι δεν υπάρχει νέα σημαντική ανακάλυψη στην τεχνολογία των υλικών και στην τεχνολογία επιταξιακής ανάπτυξης, ο κύριος τρόπος για τη βελτίωση της ισχύος εξόδου ενός τσιπ λέιζερ μεμονωμένου ημιαγωγού είναι να αυξηθεί το πλάτος της λωρίδας της φωτεινής περιοχής του τσιπ. Ωστόσο, η αύξηση του πλάτους της λωρίδας πολύ ψηλά είναι εύκολο να παραχθεί εγκάρσια ταλάντωση λειτουργίας υψηλής τάξης και ταλάντωση τύπου νήματος, η οποία θα μειώσει σημαντικά την ομοιομορφία της απόδοσης φωτός και η ισχύς εξόδου δεν αυξάνεται αναλογικά με το πλάτος της λωρίδας, οπότε η ισχύς εξόδου του ένα μόνο τσιπ είναι εξαιρετικά περιορισμένο. Προκειμένου να βελτιωθεί σημαντικά η ισχύς εξόδου, εμφανίζεται η τεχνολογία συστοιχίας. Η τεχνολογία ενσωματώνει πολλαπλές μονάδες λέιζερ στο ίδιο υπόστρωμα, έτσι ώστε κάθε μονάδα εκπομπής φωτός να ευθυγραμμίζεται ως μονοδιάστατη συστοιχία προς την κατεύθυνση του αργού άξονα, εφόσον χρησιμοποιείται η τεχνολογία οπτικής απομόνωσης για τον διαχωρισμό κάθε μονάδας εκπομπής φωτός στη συστοιχία , ώστε να μην παρεμβαίνουν μεταξύ τους, σχηματίζοντας ένα lasing 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.