Úvod do okrajového emitujícího laseru (EEL)

Úvod do okrajového emitujícího laseru (EEL)
Pro získání vysoce výkonného výstupu polovodičového laseru je současná technologie používat strukturu okrajové emise. Rezonátor polovodičového laseru s hranovým vyzařováním se skládá z přirozeného disociačního povrchu polovodičového krystalu a výstupní paprsek je emitován z předního konce laseru. Polovodičový laser s hranovým vyzařováním může dosáhnout vysokého výkonu, ale jeho výstupní bod je eliptický, kvalita paprsku je špatná a tvar paprsku je třeba upravit pomocí systému tvarování paprsku.
Následující diagram ukazuje strukturu polovodičového laseru s hranami. Optická dutina EEL je rovnoběžná s povrchem polovodičového čipu a emituje laser na okraji polovodičového čipu, který může realizovat laserový výstup s vysokým výkonem, vysokou rychlostí a nízkým šumem. Výstup laserového paprsku z EEL má však obecně asymetrický průřez paprsku a velkou úhlovou divergenci a účinnost vazby s vlákny nebo jinými optickými součástmi je nízká.

Nárůst výstupního výkonu EEL je limitován akumulací odpadního tepla v aktivní oblasti a optickým poškozením na povrchu polovodiče. Zvětšením plochy vlnovodu pro snížení akumulace odpadního tepla v aktivní oblasti pro zlepšení odvodu tepla, zvětšením plochy výstupu světla pro snížení hustoty optického výkonu paprsku, aby se zabránilo optickému poškození, může výstupní výkon až několik set miliwattů být dosaženo ve struktuře vlnovodu s jedním příčným videm.
U 100mm vlnovodu může jediný okraj emitující laser dosáhnout desítek wattů výstupního výkonu, ale v tuto chvíli je vlnovod vysoce multimódový v rovině čipu a poměr stran výstupního paprsku také dosahuje 100:1, vyžadující komplexní systém tvarování paprsku.
Za předpokladu, že nedochází k žádnému novému průlomu v technologii materiálů a technologii epitaxního růstu, je hlavním způsobem, jak zlepšit výstupní výkon jediného polovodičového laserového čipu, zvětšení šířky pruhu světelné oblasti čipu. Zvětšení příliš velké šířky pásu však snadno vytvoří příčnou oscilaci v režimu vysokého řádu a oscilaci podobnou vláknu, což značně sníží rovnoměrnost světelného výkonu a výstupní výkon se nezvyšuje úměrně šířce pásu, takže výstupní výkon jeden čip je extrémně omezený. Aby se výrazně zlepšil výstupní výkon, vzniká technologie pole. Tato technologie integruje více laserových jednotek na stejném substrátu, takže každá jednotka vyzařující světlo je uspořádána jako jednorozměrné pole ve směru pomalé osy, pokud je k oddělení každé jednotky emitující světlo v poli použita technologie optické izolace. , aby se vzájemně nerušily a tvořily multiaperturní laser, můžete zvýšit výstupní výkon celého čipu zvýšením počtu integrovaných jednotek vyzařujících světlo. Tento polovodičový laserový čip je čip s polovodičovým laserovým polem (LDA), známý také jako polovodičová laserová tyč.