مقدمة عن الليزر المنبعث من الحافة (EEL)

مقدمة عن الليزر المنبعث من الحافة (EEL)
للحصول على خرج ليزر أشباه الموصلات عالي الطاقة، تعتمد التقنية الحالية على بنية انبعاث الحافة. ​​يتكون مرنان ليزر أشباه الموصلات ذي الانبعاث الحافة من سطح التفكك الطبيعي لبلورة أشباه الموصلات، وينبعث شعاع الخرج من الطرف الأمامي لليزر. يمكن أن يحقق ليزر أشباه الموصلات ذي الانبعاث الحافة خرجًا عالي الطاقة، إلا أن نقطة خرجه بيضاوية الشكل، وجودة شعاعه رديئة، ويحتاج إلى تعديل شكله باستخدام نظام تشكيل شعاعي.
يوضح الرسم التخطيطي التالي بنية ليزر أشباه الموصلات المنبعث من الحافة. ​​التجويف البصري لـ EEL موازٍ لسطح شريحة أشباه الموصلات، ويُصدر ليزرًا عند حافة شريحة أشباه الموصلات، مما يُحقق خرجًا ليزريًا عالي الطاقة والسرعة والضوضاء المنخفضة. مع ذلك، يتميز خرج شعاع الليزر من EEL عادةً بمقطع عرضي غير متماثل وتباعد زاوي كبير، كما أن كفاءة اقترانه بالألياف أو المكونات البصرية الأخرى منخفضة.

إن زيادة طاقة خرج EEL محدودة بتراكم الحرارة المهدرة في المنطقة النشطة والتلف البصري على سطح أشباه الموصلات. من خلال زيادة مساحة الدليل الموجي لتقليل تراكم الحرارة المهدرة في المنطقة النشطة وتحسين تبديد الحرارة، وزيادة مساحة خرج الضوء لتقليل كثافة الطاقة الضوئية للشعاع وتجنب التلف البصري، يمكن تحقيق طاقة خرج تصل إلى مئات الملي واط في بنية الدليل الموجي أحادي الوضع العرضي.
بالنسبة للموجة الموجهة 100 مم، يمكن لليزر المنبعث من الحافة الواحدة تحقيق عشرات الواط من طاقة الإخراج، ولكن في هذا الوقت تكون الموجة الموجهة متعددة الأوضاع بدرجة كبيرة على مستوى الشريحة، وتصل نسبة أبعاد شعاع الإخراج أيضًا إلى 100:1، مما يتطلب نظام تشكيل شعاع معقد.
بناءً على عدم وجود أي تطورات جديدة في تكنولوجيا المواد وتكنولوجيا النمو الفوقي، فإن الطريقة الرئيسية لتحسين طاقة خرج شريحة ليزر شبه موصلة واحدة هي زيادة عرض شريط المنطقة المضيئة للرقاقة. ومع ذلك، فإن زيادة عرض الشريط بشكل كبير قد تؤدي بسهولة إلى تذبذب عرضي عالي الترتيب وتذبذب خيطي، مما يقلل بشكل كبير من تجانس خرج الضوء، ولا تزداد طاقة الخرج بشكل متناسب مع عرض الشريط، وبالتالي تكون طاقة خرج الشريحة الواحدة محدودة للغاية. لتحسين طاقة الخرج بشكل كبير، ظهرت تقنية المصفوفة. تدمج هذه التقنية وحدات ليزر متعددة على نفس الركيزة، بحيث تصطف كل وحدة إصدار ضوء كمصفوفة أحادية البعد في اتجاه المحور البطيء. طالما تُستخدم تقنية العزل البصري لفصل كل وحدة إصدار ضوء في المصفوفة، بحيث لا تتداخل مع بعضها البعض، مما يُشكل ليزرًا متعدد الفتحات، يمكن زيادة طاقة خرج الشريحة بأكملها عن طريق زيادة عدد وحدات إصدار الضوء المدمجة. تُعد شريحة الليزر شبه الموصلة هذه عبارة عن شريحة مصفوفة ليزر أشباه الموصلات (LDA)، والمعروفة أيضًا باسم شريط ليزر أشباه الموصلات.