اختيار مصدر الليزر المثالي: ليزر أشباه الموصلات لانبعاث الحواف، الجزء الثاني

اختيار المثاليمصدر الليزر: انبعاث الحافةليزر أشباه الموصلاتالجزء الثاني

4. حالة تطبيق ليزر أشباه الموصلات ذات انبعاث الحافة
نظرًا لنطاق الطول الموجي الواسع وطاقته العالية، فقد تم تطبيق ليزر أشباه الموصلات الباعثة للحافة بنجاح في العديد من المجالات مثل السيارات والاتصالات البصرية والليزرالعلاج الطبي. وفقًا لشركة Yole Developpement، وهي وكالة أبحاث السوق المشهورة عالميًا، سينمو سوق الليزر من الحافة إلى الانبعاث إلى 7.4 مليار دولار أمريكي في عام 2027، بمعدل نمو سنوي مركب يبلغ 13%. وسيستمر هذا النمو مدفوعًا بالاتصالات البصرية، مثل الوحدات البصرية ومكبرات الصوت وتطبيقات الاستشعار ثلاثي الأبعاد لاتصالات البيانات والاتصالات السلكية واللاسلكية. لتلبية متطلبات التطبيقات المختلفة، تم تطوير مخططات مختلفة لتصميم هيكل EEL في الصناعة، بما في ذلك: ليزر أشباه الموصلات Fabripero (FP)، وأشعة الليزر شبه الموصلة بعاكس Bragg الموزع (DBR)، وليزر أشباه الموصلات بالليزر التجويف الخارجي (ECL)، وليزر أشباه الموصلات المرتدة الموزعة (ليزر دي اف بي) ، وأشعة ليزر أشباه الموصلات المتتالية الكمومية (QCL)، وثنائيات الليزر ذات المساحة الواسعة (BALD).

ومع تزايد الطلب على الاتصالات البصرية وتطبيقات الاستشعار ثلاثي الأبعاد وغيرها من المجالات، يتزايد أيضًا الطلب على ليزر أشباه الموصلات. بالإضافة إلى ذلك، تلعب أشعة الليزر شبه الموصلة التي ينبعث منها الحافة وأشعة الليزر شبه الموصلة التي ينبعث منها سطح التجويف الرأسي أيضًا دورًا في سد أوجه القصور في بعضها البعض في التطبيقات الناشئة، مثل:
(1) في مجال الاتصالات البصرية، تُستخدم ردود الفعل الموزعة InGaAsP/InP بطول 1550 نانومتر (ليزر DFB) EEL وInGaAsP/InGaP Fabry Pero EEL بطول 1300 نانومتر بشكل شائع على مسافات إرسال تتراوح من 2 كم إلى 40 كم ومعدلات إرسال تصل إلى 40 جيجابت في الثانية ومع ذلك، عند مسافات نقل تتراوح من 60 مترًا إلى 300 مترًا وسرعات إرسال أقل، تكون VCsels المستندة إلى 850 نانومتر InGaAs وAlGaAs هي المهيمنة.
(2) تتميز أشعة الليزر الباعثة لسطح التجويف العمودي بمزايا الحجم الصغير والطول الموجي الضيق، لذلك تم استخدامها على نطاق واسع في سوق الإلكترونيات الاستهلاكية، كما أن مزايا السطوع والطاقة لأشعة أشباه الموصلات الباعثة للحافة تمهد الطريق لتطبيقات الاستشعار عن بعد و معالجة عالية الطاقة.
(3) يمكن استخدام كل من ليزر أشباه الموصلات الباعثة للحافة وأشعة الليزر شبه الموصلة الباعثة لسطح التجويف الرأسي في أجهزة LiDAR قصيرة ومتوسطة المدى لتحقيق تطبيقات محددة مثل اكتشاف النقطة العمياء ومغادرة المسار.

5. التطوير المستقبلي
يتميز ليزر أشباه الموصلات الذي ينبعث من الحافة بمزايا الموثوقية العالية والتصغير وكثافة الطاقة المضيئة العالية، وله آفاق تطبيق واسعة في الاتصالات البصرية وتقنية LiDAR والمجالات الطبية وغيرها. ومع ذلك، على الرغم من أن عملية تصنيع أجهزة ليزر أشباه الموصلات الباعثة للحافة كانت ناضجة نسبيًا، فمن أجل تلبية الطلب المتزايد في الأسواق الصناعية والاستهلاكية على أجهزة ليزر أشباه الموصلات الباعثة للحافة، من الضروري تحسين التكنولوجيا والعملية والأداء وغيرها بشكل مستمر. جوانب ليزر أشباه الموصلات التي ينبعث منها الحافة، بما في ذلك: تقليل كثافة الخلل داخل الرقاقة؛ تقليل إجراءات العملية؛ تطوير تقنيات جديدة لتحل محل عجلة الطحن التقليدية وعمليات قطع الرقاقة ذات الشفرات المعرضة للعيوب؛ تحسين الهيكل الفوقي لتحسين كفاءة الليزر الذي ينبعث من الحافة؛ تقليل تكاليف التصنيع، وما إلى ذلك. بالإضافة إلى ذلك، نظرًا لأن ضوء الخرج لليزر الباعث للحافة موجود على الحافة الجانبية لشريحة ليزر أشباه الموصلات، فمن الصعب تحقيق تعبئة شرائح صغيرة الحجم، لذلك لا تزال عملية التغليف ذات الصلة بحاجة إلى تحسين مزيد من الاختراق.