انتخاب منبع لیزر ایده آل: قسمت اول لیزر نیمه هادی گسیل لبه

انتخاب ایده آلمنبع لیزر: لیزر نیمه هادی انتشار لبه
1. مقدمه
لیزر نیمه هادیتراشه ها با توجه به فرآیندهای مختلف تولید تشدید کننده ها به تراشه های لیزر ساطع کننده لبه (EEL) و تراشه های لیزر ساطع کننده سطح حفره عمودی (VCSEL) تقسیم می شوند و تفاوت های ساختاری خاص آنها در شکل 1 نشان داده شده است. در مقایسه با لیزر ساطع کننده سطح حفره عمودی، لبه توسعه فناوری لیزر نیمه هادی بالغ تر، با دامنه طول موج گسترده، بالا استالکترواپتیکالراندمان تبدیل، قدرت زیاد و مزایای دیگر، بسیار مناسب برای پردازش لیزر، ارتباطات نوری و زمینه های دیگر. در حال حاضر، لیزرهای نیمه هادی ساطع لبه بخش مهمی از صنعت اپتوالکترونیک هستند و کاربردهای آنها صنعت، مخابرات، علم، مصرف کننده، نظامی و هوافضا را پوشش می دهد. با توسعه و پیشرفت فناوری، توان، قابلیت اطمینان و راندمان تبدیل انرژی لیزرهای نیمه هادی ساطع کننده لبه بسیار بهبود یافته است و چشم انداز کاربرد آنها بیشتر و گسترده تر شده است.
در مرحله بعد، من شما را راهنمایی خواهم کرد تا از جذابیت منحصر به فرد ساطع جانبی بیشتر قدردانی کنیدلیزرهای نیمه هادی.

شکل 1 (سمت چپ) لیزر نیمه هادی ساطع کننده سمت چپ و نمودار ساختار لیزر ساطع کننده سطح حفره عمودی (راست)

2. اصل کار نیمه هادی انتشار لبهلیزر
ساختار لیزر نیمه هادی لبه ای را می توان به سه بخش زیر تقسیم کرد: منطقه فعال نیمه هادی، منبع پمپ و تشدید کننده نوری. متفاوت از تشدید کننده های لیزرهای ساطع کننده سطح حفره عمودی (که از آینه های براگ بالا و پایین تشکیل شده اند)، تشدید کننده ها در دستگاه های لیزر نیمه هادی لبه ای عمدتاً از فیلم های نوری در هر دو طرف تشکیل شده اند. ساختار معمولی دستگاه EEL و ساختار تشدید کننده در شکل 2 نشان داده شده است. فوتون در دستگاه لیزر نیمه هادی با گسیل لبه با انتخاب حالت در تشدید کننده تقویت می شود و لیزر در جهت موازی با سطح زیرلایه تشکیل می شود. دستگاه های لیزر نیمه هادی لبه ای دارای طیف گسترده ای از طول موج های عملیاتی هستند و برای بسیاری از کاربردهای عملی مناسب هستند، بنابراین به یکی از منابع لیزر ایده آل تبدیل می شوند.

شاخص های ارزیابی عملکرد لیزرهای نیمه هادی ساطع لبه نیز با سایر لیزرهای نیمه هادی سازگار است، از جمله: (1) طول موج لیزر لیزر. (2) جریان آستانه Ith، یعنی جریانی که در آن دیود لیزر شروع به تولید نوسان لیزر می کند. (3) جریان کار Iop، یعنی جریان محرک زمانی که دیود لیزر به توان خروجی نامی می رسد، این پارامتر برای طراحی و مدولاسیون مدار درایو لیزر اعمال می شود. (4) بهره وری شیب. (5) زاویه واگرایی عمودی θ⊥; (6) زاویه واگرایی افقی θ∥; (7) جریان Im، یعنی اندازه فعلی تراشه لیزری نیمه هادی را در توان خروجی نامی نظارت کنید.

3. پیشرفت تحقیق در مورد لیزرهای نیمه هادی ساطع کننده لبه مبتنی بر GaAs و GaN
لیزر نیمه هادی مبتنی بر مواد نیمه هادی GaAs یکی از بالغ ترین فناوری های لیزر نیمه هادی است. در حال حاضر، لیزرهای نیمه هادی لبه ساطع کننده لبه با باند مادون قرمز نزدیک (760-1060 نانومتر) مبتنی بر GAAS به طور گسترده به صورت تجاری مورد استفاده قرار گرفته اند. GaN به عنوان نسل سوم مواد نیمه رسانا پس از Si و GaAs، به دلیل خواص فیزیکی و شیمیایی عالی آن، به طور گسترده در تحقیقات علمی و صنعت مورد توجه قرار گرفته است. با توسعه دستگاه های نوری مبتنی بر GAN و تلاش محققان، دیودهای ساطع نور مبتنی بر GAN و لیزرهای ساطع کننده لبه صنعتی شده اند.