Volba ideálního laserového zdroje: polovodičový laser s edge emisí. První část

Výběr ideálulaserový zdrojpolovodičový laser s okrajovou emisí
1. Úvod
Polovodičový laserČipy se dělí na laserové čipy s emitujícím okrajem (EEL) a laserové čipy s emitujícím povrchem s vertikální dutinou (VCSEL) podle různých výrobních procesů rezonátorů a jejich specifické strukturální rozdíly jsou znázorněny na obrázku 1. Ve srovnání s lasery s emitujícím povrchem s vertikální dutinou je technologie polovodičových laserů s emitujícím okrajem vyspělejší, s širokým rozsahem vlnových délek, vysokou...elektrooptickýúčinnost přeměny, velký výkon a další výhody, velmi vhodné pro laserové zpracování, optickou komunikaci a další oblasti. V současné době jsou polovodičové lasery s hranou důležitou součástí optoelektronického průmyslu a jejich aplikace pokrývají průmysl, telekomunikace, vědu, spotřební průmysl, armádu a letectví. S rozvojem a pokrokem technologií se výrazně zlepšil výkon, spolehlivost a účinnost přeměny energie polovodičových laserů s hranou a jejich aplikační vyhlídky jsou stále rozsáhlejší.
Dále vás povedu k dalšímu ocenění jedinečného kouzla bočního vyzařovánípolovodičové lasery.

Obrázek 1 (vlevo) bočně emitující polovodičový laser a (vpravo) schéma struktury laseru s vertikální dutinou emitujícím povrchem

2. Princip fungování polovodiče s hranou emiselaser
Strukturu polovodičového laseru s hranou emise lze rozdělit na následující tři části: aktivní oblast polovodiče, zdroj buzení a optický rezonátor. Na rozdíl od rezonátorů laserů s vertikální dutinou a povrchovou emisí (které se skládají z horních a dolních Braggových zrcadel) se rezonátory v polovodičových laserových zařízeních s hranou emise skládají převážně z optických filmů na obou stranách. Typická struktura EEL zařízení a rezonátoru je znázorněna na obrázku 2. Foton v polovodičovém laserovém zařízení s hranou emise je zesílen výběrem módu v rezonátoru a laser je formován ve směru rovnoběžném s povrchem substrátu. Polovodičová laserová zařízení s hranou emise mají široký rozsah provozních vlnových délek a jsou vhodná pro mnoho praktických aplikací, takže se stávají jedním z ideálních laserových zdrojů.

Indexy hodnocení výkonu polovodičových laserů s emisemi na hraně jsou také shodné s jinými polovodičovými lasery, včetně: (1) vlnové délky laserového laseru; (2) prahového proudu Ith, tj. proudu, při kterém laserová dioda začíná generovat laserové oscilace; (3) pracovního proudu Iop, tj. budicího proudu, při kterém laserová dioda dosáhne jmenovitého výstupního výkonu; tento parametr se používá při návrhu a modulaci budicího obvodu laseru; (4) účinnosti sklonu; (5) vertikálního úhlu divergence θ⊥; (6) horizontálního úhlu divergence θ∥; (7) sledování proudu Im, tj. velikosti proudu polovodičového laserového čipu při jmenovitém výstupním výkonu.

3. Pokrok ve výzkumu polovodičových laserů s emisemi na hraně na bázi GaAs a GaN
Polovodičový laser založený na polovodičovém materiálu GaAs je jednou z nejvyspělejších technologií polovodičových laserů. V současné době se komerčně široce používají polovodičové lasery s emisemi na hranách v blízkém infračerveném pásmu (760-1060 nm) založené na GAAS. GaN, jakožto polovodičový materiál třetí generace po Si a GaAs, se díky svým vynikajícím fyzikálním a chemickým vlastnostem široce zabývá vědeckým výzkumem a průmyslem. S vývojem optoelektronických zařízení založených na GAN a úsilím výzkumníků se industrializovaly světelné diody a lasery s emisemi na hranách na bázi GAN.