اختيار مصدر الليزر المثالي: ليزر أشباه الموصلات بانبعاث الحافة - الجزء الثاني

اختيار المثاليمصدر الليزر:انبعاث الحافةليزر أشباه الموصلاتالجزء الثاني

4. حالة تطبيق ليزرات أشباه الموصلات ذات الانبعاث الحافة
بسبب نطاق الطول الموجي الواسع والطاقة العالية، تم تطبيق الليزر شبه الموصل المنبعث من الحافة بنجاح في العديد من المجالات مثل السيارات والاتصالات البصرية والليزرالعلاج الطبي. وفقًا لشركة Yole Developpement، وهي وكالة أبحاث سوقية مرموقة عالميًا، سينمو سوق الليزر من الحافة إلى الانبعاث إلى 7.4 مليار دولار أمريكي في عام 2027، بمعدل نمو سنوي مركب قدره 13%. وسيستمر هذا النمو مدفوعًا بالاتصالات البصرية، مثل الوحدات البصرية والمضخمات وتطبيقات الاستشعار ثلاثي الأبعاد لاتصالات البيانات والاتصالات. لتلبية متطلبات التطبيقات المختلفة، طُوّرت مخططات تصميم هياكل ليزر EEL مختلفة في هذا المجال، بما في ذلك: ليزرات أشباه الموصلات Fabripero (FP)، وليزرات أشباه الموصلات عاكسات براغ الموزعة (DBR)، وليزرات أشباه الموصلات ذات التجويف الخارجي (ECL)، وليزرات أشباه الموصلات ذات التغذية الراجعة الموزعة (ليزر DFB) ، ليزر أشباه الموصلات المتتالية الكمومية (QCL)، وثنائيات الليزر ذات المساحة الواسعة (BALD).

مع تزايد الطلب على الاتصالات البصرية وتطبيقات الاستشعار ثلاثي الأبعاد وغيرها من المجالات، يتزايد الطلب على ليزرات أشباه الموصلات. إضافةً إلى ذلك، تلعب ليزرات أشباه الموصلات الباعثة للحواف وليزرات أشباه الموصلات الباعثة للسطح ذات التجويف الرأسي دورًا في سدِّ عيوب بعضها البعض في التطبيقات الناشئة، مثل:
(1) في مجال الاتصالات البصرية، يُستخدم ليزر التغذية الراجعة الموزعة 1550 نانومتر InGaAsP/InP (DFB laser) و1300 نانومتر InGaAsP/InGaP Fabry Pero EEL بشكل شائع على مسافات نقل تتراوح من 2 كم إلى 40 كم ومعدلات نقل تصل إلى 40 جيجابت في الثانية. ومع ذلك، عند مسافات نقل تتراوح من 60 م إلى 300 م وسرعات نقل أقل، تكون VCsels المستندة إلى 850 نانومتر InGaAs وAlGaAs هي المهيمنة.
(2) تتمتع أشعة الليزر ذات التجويف الرأسي المنبعثة من السطح بمزايا الحجم الصغير والطول الموجي الضيق، لذلك تم استخدامها على نطاق واسع في سوق الإلكترونيات الاستهلاكية، كما أن مزايا السطوع والطاقة لأشعة الليزر شبه الموصلة المنبعثة من الحافة تمهد الطريق لتطبيقات الاستشعار عن بعد والمعالجة عالية الطاقة.
(3) يمكن استخدام كل من الليزر شبه الموصل المنبعث من الحافة والليزر شبه الموصل المنبعث من السطح بالتجويف الرأسي في أجهزة الليدار قصيرة ومتوسطة المدى لتحقيق تطبيقات محددة مثل اكتشاف النقاط العمياء ومغادرة المسار.

5. التطوير المستقبلي
يتميز ليزر أشباه الموصلات الباعث للحواف بمزايا الموثوقية العالية، والتصغير، وكثافة الطاقة الضوئية العالية، وله تطبيقات واسعة في الاتصالات البصرية، والليدار، والمجالات الطبية، وغيرها. ومع ذلك، على الرغم من نضج عملية تصنيع ليزر أشباه الموصلات الباعث للحواف نسبيًا، إلا أنه لتلبية الطلب المتزايد في الأسواق الصناعية والاستهلاكية على ليزر أشباه الموصلات الباعث للحواف، من الضروري التحسين المستمر لتكنولوجيا الليزر وعملية التصنيع والأداء وغيرها من جوانبه، بما في ذلك: تقليل كثافة العيوب داخل الرقاقة؛ تقصير إجراءات التصنيع؛ تطوير تقنيات جديدة لتحل محل عمليات قطع الرقاقة التقليدية باستخدام عجلة الطحن والشفرات، والتي قد تؤدي إلى ظهور عيوب؛ تحسين البنية الفوقية لتحسين كفاءة ليزر أشباه الموصلات الباعث للحواف؛ خفض تكاليف التصنيع، وغيرها. بالإضافة إلى ذلك، نظرًا لوجود ضوء خرج ليزر أشباه الموصلات الباعث للحواف على الحافة الجانبية لرقاقة ليزر أشباه الموصلات، يصعب تحقيق تغليف صغير الحجم للرقاقة، لذا لا تزال عملية التغليف ذات الصلة بحاجة إلى مزيد من التطوير.