Aktualności

Polecane produkty

Wiadomości branżowe

Wydajność optyczna zielonych laserów jest znacznie poprawiona

2022-03-30

Laser uważany jest za jeden z największych wynalazków ludzkości XX wieku, a jego pojawienie się mocno wypromowało postęp w wykrywaniu, komunikacji, przetwarzaniu, wyświetlaniu i innych dziedzinach. Lasery półprzewodnikowe to klasa laserów, które dojrzewają wcześniej i szybciej się rozwijają. Charakteryzują się niewielkimi rozmiarami, wysoką wydajnością, niskimi kosztami i długą żywotnością, dlatego są szeroko stosowane. We wczesnych latach lasery na podczerwień oparte na systemach GaAsInP położyły kamień węgielny rewolucji informacyjnej. . Laser azotku galu (LD) to nowy typ urządzenia optoelektronicznego opracowany w ostatnich latach. Laser oparty na systemie materiałowym GaN może rozszerzyć roboczą długość fali z pierwotnej podczerwieni do całego widma widzialnego i widma ultrafioletowego. Przetwarzanie, obrona narodowa, komunikacja kwantowa i inne dziedziny wykazały wielkie perspektywy zastosowań.
Zasada generowania lasera polega na tym, że światło w materiale wzmocnienia optycznego jest wzmacniane przez oscylacje we wnęce optycznej, tworząc światło o bardzo spójnej fazie, częstotliwości i kierunku propagacji. W przypadku laserów półprzewodnikowych emitujących krawędzie, wnęka optyczna może ograniczać światło we wszystkich trzech wymiarach przestrzennych. Uwięzienie wzdłuż kierunku wyjścia lasera uzyskuje się głównie przez rozszczepianie i powlekanie wnęki rezonansowej. W kierunku poziomym Ograniczenie optyczne w kierunku pionowym jest realizowane głównie za pomocą równoważnej różnicy współczynnika załamania utworzonej przez kształt grzbietu, podczas gdy ograniczenie optyczne w kierunku pionowym jest realizowane przez różnicę współczynnika załamania między różnymi materiałami. Na przykład obszarem wzmocnienia lasera na podczerwień 808 nm jest studnia kwantowa GaAs, a optyczną warstwą ograniczającą jest AlGaAs o niskim współczynniku załamania światła. Ponieważ stałe sieciowe materiałów GaAs i AlGaAs są prawie takie same, ta struktura nie zapewnia jednocześnie optycznego ograniczenia. Mogą wystąpić problemy z jakością materiału spowodowane niedopasowaniem sieci.
W laserach opartych na GaN AlGaN o niskim współczynniku załamania światła jest zwykle używany jako optyczna warstwa ograniczająca, a (In)GaN o wysokim współczynniku załamania światła jest używany jako warstwa falowodu. Jednak wraz ze wzrostem długości fali emisji różnica współczynnika załamania światła między optyczną warstwą ograniczającą a warstwą falowodu maleje w sposób ciągły, tak że efekt ograniczania optycznej warstwy ograniczającej na pole świetlne maleje w sposób ciągły. Zwłaszcza w zielonych laserach takie struktury nie były w stanie ograniczyć pola światła, tak aby światło przenikało do leżącej poniżej warstwy podłoża. Ze względu na istnienie dodatkowej struktury falowodowej warstwy ograniczającej powietrze/podłoże/optykę, światło przenikające do podłoża może być tworzone w trybie stabilnym (tryb podłoża). Istnienie trybu substratowego spowoduje, że rozkład pola optycznego w kierunku pionowym nie będzie już rozkładem Gaussa, ale „płatkiem kielicha”, a pogorszenie jakości wiązki niewątpliwie wpłynie na użytkowanie urządzenia.

Niedawno, w oparciu o wyniki poprzednich badań symulacji optycznej (DOI: 10.1364/OE.389880), grupa badawcza Liu Jianpinga z Suzhou Institute of Nanotechnology, Chińskiej Akademii Nauk zaproponowała wykorzystanie czwartorzędowego materiału AlInGaN, którego stała sieci i współczynnik załamania światła mogą być regulowana w tym samym czasie, co optyczna warstwa ograniczająca. Pojawienie się pleśni podłoża, powiązane wyniki zostały opublikowane w czasopiśmie Fundamental Research, które jest kierowane i sponsorowane przez Narodową Fundację Nauk Przyrodniczych Chin. W badaniach eksperymentatorzy najpierw zoptymalizowali parametry procesu wzrostu epitaksjalnego, aby heteroepitaksjalnie wyhodować wysokiej jakości cienkie warstwy AlInGaN z morfologią stopniowego przepływu na szablonie GaN/Sapphire. Następnie homoepitaksjalny upływ czasu grubej warstwy AlInGaN na samonośnym podłożu GaN pokazuje, że powierzchnia będzie miała nieuporządkowaną morfologię grzbietów, co doprowadzi do wzrostu chropowatości powierzchni, wpływając w ten sposób na epitaksjalny wzrost innych struktur laserowych. Analizując związek między naprężeniami a morfologią wzrostu epitaksjalnego, naukowcy wysunęli wniosek, że głównym powodem takiej morfologii jest naprężenie ściskające nagromadzone w grubej warstwie AlInGaN i potwierdzili tę hipotezę poprzez wzrost grubych warstw AlInGaN w różnych stanach naprężeń. Wreszcie, poprzez zastosowanie zoptymalizowanej grubej warstwy AlInGaN w optycznej warstwie ograniczającej zielonego lasera, skutecznie stłumiono występowanie trybu podłoża (ryc. 1).

Rysunek 1. Zielony laser bez trybu wycieku, (Î±) rozkład pola świetlnego w kierunku pionowym w polu dalekim, (b) wykres punktowy.

Poprzedni:

Hefei Research Institute poczynił postępy w technologii wykrywania atmosferycznego dwutlenku azotu

Następny:

Brytyjski program badawczo-rozwojowy podwodnych włókien otrzymuje 1,2 miliona funtów dofinansowania

Aktualności

Polecane produkty

Wzmacniacz światłowodowy 1064nm domieszkowany iterbem YDFA

Ręczne kontrolery polaryzacji światłowodu

850nm 10mW dioda superluminescencyjna dioda sld

Dioda laserowa DFB 1653nm do wykrywania kanału CH4

Wydajność optyczna zielonych laserów jest znacznie poprawiona

Poprzedni:

Następny: