مقدمة إلى الليزر الباعث للحافة (EEL)

مقدمة إلى الليزر الباعث للحافة (EEL)
من أجل الحصول على مخرجات ليزر أشباه الموصلات عالية الطاقة، فإن التكنولوجيا الحالية هي استخدام بنية انبعاث الحافة. يتكون مرنان ليزر أشباه الموصلات الذي ينبعث من الحافة من سطح التفكك الطبيعي لبلورة أشباه الموصلات، وينبعث شعاع الخرج من الطرف الأمامي لليزر. يمكن لليزر شبه الموصل من نوع انبعاث الحافة أن يحقق خرج طاقة عالي، ولكن بقعة الإخراج بيضاوية الشكل، ونوعية الشعاع رديئة، ويحتاج شكل الشعاع إلى تعديل باستخدام نظام تشكيل الشعاع.
يوضح الرسم البياني التالي بنية ليزر أشباه الموصلات الذي ينبعث من الحافة. يتوازى التجويف البصري لـ EEL مع سطح شريحة أشباه الموصلات وينبعث الليزر عند حافة شريحة أشباه الموصلات، والذي يمكنه تحقيق إخراج الليزر بطاقة عالية وسرعة عالية وضوضاء منخفضة. ومع ذلك، فإن خرج شعاع الليزر بواسطة EEL يحتوي بشكل عام على مقطع عرضي غير متماثل وتباعد زاوي كبير، كما أن كفاءة الاقتران مع الألياف أو المكونات البصرية الأخرى منخفضة.

إن زيادة طاقة خرج EEL محدودة بسبب تراكم الحرارة المهدرة في المنطقة النشطة والتلف البصري على سطح أشباه الموصلات. من خلال زيادة منطقة الدليل الموجي لتقليل تراكم الحرارة المهدرة في المنطقة النشطة لتحسين تبديد الحرارة، وزيادة مساحة إخراج الضوء لتقليل كثافة الطاقة الضوئية للشعاع لتجنب الضرر البصري، يمكن أن تصل طاقة الخرج إلى عدة مئات من المللي واط يمكن تحقيقها في بنية الدليل الموجي ذات الوضع العرضي الفردي.
بالنسبة للدليل الموجي 100 مم، يمكن لليزر المنبعث من حافة واحدة تحقيق عشرات واط من طاقة الخرج، ولكن في هذا الوقت يكون الدليل الموجي متعدد الأوضاع للغاية على مستوى الشريحة، وتصل نسبة عرض إلى ارتفاع شعاع الإخراج أيضًا إلى 100:1، تتطلب نظام تشكيل شعاع معقد.
على أساس أنه لا يوجد اختراق جديد في تكنولوجيا المواد وتكنولوجيا النمو الفوقي، فإن الطريقة الرئيسية لتحسين طاقة الخرج لشريحة ليزر شبه موصلة واحدة هي زيادة عرض الشريط للمنطقة المضيئة للرقاقة. ومع ذلك، فإن زيادة عرض الشريط بشكل كبير جدًا من السهل إنتاج تذبذب وضع عالي الترتيب عرضيًا وتذبذب يشبه الفتيل، مما سيقلل بشكل كبير من توحيد إخراج الضوء، ولا تزيد طاقة الخرج بشكل متناسب مع عرض الشريط، وبالتالي فإن طاقة الخرج شريحة واحدة محدودة للغاية. من أجل تحسين طاقة الخرج بشكل كبير، ظهرت تكنولوجيا المصفوفة إلى حيز الوجود. تقوم التقنية بدمج وحدات ليزر متعددة على نفس الركيزة، بحيث يتم اصطفاف كل وحدة باعثة للضوء كمصفوفة أحادية البعد في اتجاه المحور البطيء، طالما يتم استخدام تقنية العزل البصري لفصل كل وحدة باعثة للضوء في المصفوفة ، بحيث لا تتداخل مع بعضها البعض، وتشكل ليزر متعدد الفتحات، يمكنك زيادة طاقة الخرج للشريحة بأكملها عن طريق زيادة عدد الوحدات المتكاملة التي ينبعث منها الضوء. شريحة ليزر أشباه الموصلات هذه عبارة عن شريحة ليزر أشباه الموصلات (LDA)، تُعرف أيضًا باسم شريط ليزر أشباه الموصلات.