اختيار مصدر الليزر المثالي: ليزر أشباه الموصلات ذو انبعاث الحافة الجزء الأول

اختيار المثاليمصدر الليزر: حافة انبعاث ليزر أشباه الموصلات
1. مقدمة
ليزر أشباه الموصلاتتنقسم الرقائق إلى رقائق ليزر باعثة للحافة (EEL) ورقائق ليزر باعثة لسطح التجويف الرأسي (VCSEL) وفقًا لعمليات التصنيع المختلفة للرنانات، وتظهر الاختلافات الهيكلية الخاصة بها في الشكل 1. بالمقارنة مع سطح التجويف الرأسي الباعث لليزر، فإن الحافة تطوير تكنولوجيا الليزر أشباه الموصلات المنبعثة هو أكثر نضجا، مع نطاق واسع من الطول الموجي، وارتفاعالكهروضوئيةكفاءة التحويل، والطاقة الكبيرة وغيرها من المزايا، مناسبة جدًا لمعالجة الليزر، والاتصالات البصرية وغيرها من المجالات. في الوقت الحاضر، تعد أشعة الليزر شبه الموصلة التي ينبعث منها الحافة جزءًا مهمًا من صناعة الإلكترونيات الضوئية، وقد غطت تطبيقاتها الصناعة والاتصالات والعلوم والمستهلك والجيش والفضاء. مع التطور والتقدم التكنولوجي، تم تحسين الطاقة والموثوقية وكفاءة تحويل الطاقة لأشعة ليزر أشباه الموصلات الباعثة للحافة بشكل كبير، وأصبحت آفاق تطبيقها أكثر شمولاً.
بعد ذلك، سأقودك إلى تقدير السحر الفريد للانبعاث الجانبيليزر أشباه الموصلات.

الشكل 1 (الأيسر) الجانب الذي ينبعث منه ليزر أشباه الموصلات و (الأيمن) سطح التجويف العمودي الذي ينبعث منه مخطط هيكل الليزر

2. مبدأ العمل لأشباه الموصلات ذات انبعاث الحافةالليزر
يمكن تقسيم هيكل ليزر أشباه الموصلات الذي ينبعث من الحافة إلى الأجزاء الثلاثة التالية: المنطقة النشطة لأشباه الموصلات ومصدر المضخة والمرنان البصري. تختلف عن مرنانات الليزر الباعث لسطح التجويف العمودي (والتي تتكون من مرايا براغ العلوية والسفلية)، تتكون الرنانات في أجهزة الليزر شبه الموصلة الباعثة للحافة بشكل أساسي من أفلام بصرية على كلا الجانبين. يظهر الشكل 2 هيكل جهاز EEL النموذجي وهيكل الرنان. يتم تضخيم الفوتون الموجود في جهاز ليزر أشباه الموصلات ذو انبعاث الحافة عن طريق اختيار الوضع في الرنان، ويتم تشكيل الليزر في الاتجاه الموازي لسطح الركيزة. تتمتع أجهزة الليزر شبه الموصلة الباعثة للحافة بنطاق واسع من أطوال موجات التشغيل وهي مناسبة للعديد من التطبيقات العملية، لذا فهي تصبح أحد مصادر الليزر المثالية.

تتوافق أيضًا مؤشرات تقييم أداء ليزرات أشباه الموصلات الباعثة للحافة مع ليزرات أشباه الموصلات الأخرى، بما في ذلك: (1) الطول الموجي لليزر؛ (2) تيار العتبة Ith، أي التيار الذي يبدأ عنده الصمام الثنائي الليزري في توليد تذبذب الليزر؛ (3) تيار العمل Iop، أي تيار القيادة عندما يصل الصمام الثنائي الليزري إلى طاقة الخرج المقدرة، يتم تطبيق هذه المعلمة على تصميم وتعديل دائرة محرك الليزر؛ (4) كفاءة المنحدر. (5) زاوية الاختلاف العمودي θ⊥؛ (6) زاوية التباعد الأفقي θ∥؛ (7) قم بمراقبة Im الحالي، أي الحجم الحالي لشريحة ليزر أشباه الموصلات عند طاقة الخرج المقدرة.

3. التقدم البحثي لأشعة الليزر شبه الموصلة التي تنبعث منها الحافة القائمة على GaAs و GaN
يعد ليزر أشباه الموصلات المعتمد على مادة GaAs لأشباه الموصلات أحد أكثر تقنيات ليزر أشباه الموصلات نضجًا. في الوقت الحاضر، تم استخدام أشعة ليزر أشباه الموصلات الباعثة للحافة المستندة إلى GAAS على نطاق قريب من الأشعة تحت الحمراء (760-1060 نانومتر) على نطاق واسع تجاريًا. باعتبارها مادة أشباه الموصلات من الجيل الثالث بعد Si وGaAs، فقد حظيت GaN باهتمام واسع النطاق في البحث العلمي والصناعة بسبب خصائصها الفيزيائية والكيميائية الممتازة. مع تطور الأجهزة الإلكترونية الضوئية المعتمدة على GAN وجهود الباحثين، تم تصنيع الثنائيات الباعثة للضوء والليزر الباعث للحافة المعتمدة على GAN.