იდეალური ლაზერული წყაროს არჩევანი: კიდეების ემისიის ნახევარგამტარული ლაზერი ნაწილი პირველი

იდეალურის არჩევანილაზერული წყარო: კიდეების ემისიის ნახევარგამტარული ლაზერი
1. შესავალი
ნახევარგამტარული ლაზერიჩიპები იყოფა კიდეზე გამოსხივებულ ლაზერულ ჩიპებად (EEL) და ვერტიკალურ ღრუს ზედაპირის გამოსხივება ლაზერულ ჩიპებად (VCSEL) რეზონატორების წარმოების სხვადასხვა პროცესის მიხედვით და მათი სპეციფიკური სტრუქტურული განსხვავებები ნაჩვენებია სურათზე 1. ვერტიკალური ღრუს ზედაპირის გამოსხივების ლაზერთან შედარებით, კიდეები ნახევარგამტარული ლაზერული ტექნოლოგიის განვითარება უფრო მომწიფებულია, ტალღის სიგრძის ფართო დიაპაზონით, მაღალიელექტრო ოპტიკურიკონვერტაციის ეფექტურობა, დიდი სიმძლავრე და სხვა უპირატესობები, ძალიან შესაფერისია ლაზერული დამუშავებისთვის, ოპტიკური კომუნიკაციისთვის და სხვა სფეროებისთვის. დღეისათვის, კიდეზე გამოსხივებული ნახევარგამტარული ლაზერები ოპტოელექტრონული ინდუსტრიის მნიშვნელოვანი ნაწილია და მათი გამოყენება მოიცავს ინდუსტრიას, ტელეკომუნიკაციებს, მეცნიერებას, სამომხმარებლო, სამხედრო და აერონავტიკას. ტექნოლოგიების განვითარებასთან და პროგრესთან ერთად მნიშვნელოვნად გაუმჯობესდა ზღვარზე გამოსხივებული ნახევარგამტარული ლაზერების სიმძლავრე, საიმედოობა და ენერგიის გარდაქმნის ეფექტურობა და მათი გამოყენების პერსპექტივები უფრო და უფრო ფართოვდება.
შემდეგი, მე მიგიყვანთ კიდევ უფრო დააფასოთ გვერდითი გამოსხივების უნიკალური ხიბლინახევარგამტარული ლაზერები.

ნახაზი 1 (მარცხნივ) გვერდითი გამოსხივების ნახევარგამტარული ლაზერი და (მარჯვნივ) ვერტიკალური ღრუს ზედაპირის გამოსხივების ლაზერული სტრუქტურის დიაგრამა

2. კიდეზე გამოსხივების ნახევარგამტარის მუშაობის პრინციპილაზერული
კიდეზე გამოსხივებული ნახევარგამტარული ლაზერის სტრუქტურა შეიძლება დაიყოს შემდეგ სამ ნაწილად: ნახევარგამტარული აქტიური რეგიონი, ტუმბოს წყარო და ოპტიკური რეზონატორი. ვერტიკალური ღრუს ზედაპირის გამოსხივების ლაზერების რეზონატორებისგან განსხვავებით (რომლებიც შედგება ზედა და ქვედა ბრაგის სარკეებისგან), კიდეების გამოსხივების ნახევარგამტარულ ლაზერულ მოწყობილობებში რეზონატორები ძირითადად შედგება ორივე მხრიდან ოპტიკური ფირებისაგან. EEL მოწყობილობის ტიპიური სტრუქტურა და რეზონატორის სტრუქტურა ნაჩვენებია სურათზე 2. კიდეზე გამოსხივების ნახევარგამტარულ ლაზერულ მოწყობილობაში ფოტონი გაძლიერებულია რეზონატორში რეჟიმის შერჩევით და ლაზერი ყალიბდება სუბსტრატის ზედაპირის პარალელურად. კიდეების გამოსხივების ნახევარგამტარულ ლაზერულ მოწყობილობებს აქვთ ოპერაციული ტალღის სიგრძის ფართო დიაპაზონი და შესაფერისია მრავალი პრაქტიკული გამოყენებისთვის, ამიტომ ისინი იქცევიან ლაზერის ერთ-ერთ იდეალურ წყაროდ.

კიდეზე გამოსხივებული ნახევარგამტარული ლაზერების შესრულების შეფასების ინდექსები ასევე შეესაბამება სხვა ნახევარგამტარულ ლაზერებს, მათ შორის: (1) ლაზერული ლაზერული ტალღის სიგრძე; (2) ზღვრული დენი Ith, ანუ დენი, რომლითაც ლაზერული დიოდი იწყებს ლაზერული რხევის წარმოქმნას; (3) სამუშაო დენი Iop, ანუ მამოძრავებელი დენი, როდესაც ლაზერული დიოდი აღწევს ნომინალურ გამომავალ სიმძლავრეს, ეს პარამეტრი გამოიყენება ლაზერული წამყვანი მიკროსქემის დიზაინსა და მოდულაციაზე; (4) ფერდობის ეფექტურობა; (5) ვერტიკალური დივერგენციის კუთხე θ⊥; (6) ჰორიზონტალური დივერგენციის კუთხე θ∥; (7) აკონტროლეთ მიმდინარე Im, ანუ ნახევარგამტარული ლაზერული ჩიპის მიმდინარე ზომა ნომინალური გამომავალი სიმძლავრით.

3. GaAs და GaN დაფუძნებული კიდეების გამოსხივების ნახევარგამტარული ლაზერების კვლევის პროგრესი
GaAs ნახევარგამტარულ მასალაზე დაფუძნებული ნახევარგამტარული ლაზერი არის ერთ-ერთი ყველაზე მომწიფებული ნახევარგამტარული ლაზერული ტექნოლოგია. ამჟამად, GAAS-ზე დაფუძნებული ახლო ინფრაწითელი ზოლის (760-1060 ნმ) კიდეზე გამოსხივებული ნახევარგამტარული ლაზერები ფართოდ გამოიყენება კომერციულად. როგორც მესამე თაობის ნახევარგამტარული მასალა Si და GaAs-ის შემდეგ, GaN ფართოდ იყო დაინტერესებული სამეცნიერო კვლევებსა და ინდუსტრიაში მისი შესანიშნავი ფიზიკური და ქიმიური თვისებების გამო. GAN-ზე დაფუძნებული ოპტოელექტრონული მოწყობილობების შემუშავებითა და მკვლევარების ძალისხმევით, GAN-ზე დაფუძნებული შუქდიოდები და კიდეზე გამოსხივებული ლაზერები ინდუსტრიულიზებულია.