Hilbijartina çavkaniya lazerê ya îdeal: Parçeya Yekem lazera nîvconductor emeliyatê

Hilbijartina îdealçavkaniya laser: lazera nîvconductor emîsyona qiraxa
1. Destpêk
Laser nîvconductorçîp li gorî pêvajoyên cuda yên hilberîna resonatoran di nav çîpên lazerê yên ku diherikînin (EEL) û çîpên lazerê yên ku ji rûbera valahiyê derdixin (VCSEL) têne dabeş kirin, û cûdahiyên wan ên avahîsaziyê yên taybetî di jimar 1 de têne xuyang kirin. Pêşveçûna teknolojiya lazerê ya nîvconductor emilandî mazintir e, bi rêjeyek dirêjahiya pêlê ya berfireh, bilind eelektro-optîkkarîgeriya veguheztinê, hêza mezin û avantajên din, ji bo pêvajoya lazer, ragihandina optîkî û qadên din pir maqûl e. Heya nuha, lazerên nîvconduktorê yên guhêzbar perçeyek girîng a pîşesaziya optoelektronîkê ne, û sepanên wan pîşesazî, telekomunikasyon, zanist, xerîdar, leşkerî û hewavaniyê vegirtiye. Bi pêşkeftin û pêşkeftina teknolojiyê re, hêz, pêbawerî û karbidestiya veguheztina enerjiyê ya lazerên nîvconduktorê yên qerase pir çêtir bûye, û perspektîfên serîlêdana wan her ku diçe berfirehtir in.
Dûv re, ez ê ji we re rê bidim ku hûn xweşikiya bêhempa ya guheztina alî bêtir binirxîninlazerên nîvconductor.

Figure 1 (çep) diagrama avahiya lazerê ya ku li ser rûyê valahiyê derdixe ji aliyê çepê yê nîvconductor û (rast)

2. Prensîba xebatê ya semiconductor emîsyona qiraxalaser
Struktura lazera nîvconduktorê ya ku derdixe dikare li sê beşên jêrîn were dabeş kirin: devera çalak a nîvconductor, çavkaniya pompê û resonatora optîkî. Cûdahî ji resonatorên lazerên ku li ser rûberê valahiya vertîkal belav dikin (ku ji neynikên Braggê yên jorîn û jêrîn pêk tên), resonatorên di cîhazên lazerê yên nîvconduktorê yên qeraxê de bi giranî ji fîlimên optîkî yên her du aliyan pêk tên. Struktura tîpîk a cîhaza EEL û strukturên resonatorê di jimar 2 de têne xuyang kirin. Fotona di cîhaza lazerê ya nîvconduktorê de ji hêla hilbijartina modê ve di resonatorê de tê zêdekirin, û lazer di arasteyekê de bi rûxara substratê re pêk tê. Amûrên lazerê yên nîvconduktorê yên berbi berfê xwedan rêzek dirêjahiya pêlên xebitandinê ne û ji bo gelek sepanên pratîkî minasib in, ji ber vê yekê ew dibin yek ji çavkaniyên lazerê yên îdeal.

Indeksên nirxandina performansê yên lazerên nîvconduktorê yên ku li kêlekê belav dikin bi lazerên din ên nîvconductor re jî hevaheng in, di nav de: (1) dirêjahiya pêlê lazerê; (2) Hêza tîrêjê Ith, ango herika ku tê de dîoda lazerê dest bi hilberîna oscilasyona lazerê dike; (3) Heya xebitandinê Iop, ango herikîna ajotinê dema ku dîoda lazerê digihîje hêza hilberîna binavkirî, ev parametre li sêwirandin û modulasyona dora ajokera lazerê tê sepandin; (4) Karbidestiya Slope; (5) Cûdahiya vertîkal Angle θ⊥; (6) Cûdahiya asoyî Goşeya θ∥; (7) Im-a heyî bişopînin, ango mezinahiya heyî ya çîpa lazerê ya nîvconductor di hêza hilberîna binavkirî de.

3. Pêşkeftina lêkolînê ya GaAs û GaN li ser bingeha lazerên nîvconduktorê yên ku derdixin
Lazera nîvconductor ku li ser bingeha materyalê nîvconductor GaAs-ê ye, yek ji teknolojiyên lazerê yên nîvconduktorê yên herî gihîştî ye. Heya nuha, lazerên nîvconduktorê band-infrasor (760-1060 nm)-based GAAS-ê bi berfirehî bi bazirganî têne bikar anîn. Wekî ku nifşa sêyemîn materyalê nîvconductor piştî Si û GaAs, GaN ji ber taybetmendiyên xwe yên fîzîkî û kîmyewî yên hêja di lêkolîna zanistî û pîşesaziyê de pir eleqedar bûye. Bi pêşkeftina cîhazên optoelektronîkî yên bingeh-GAN-ê û bi hewildanên lêkolîneran, dîodên ronahiyê yên li ser bingeha GAN-ê û lazerên berbi kenarê hatine pîşesaz kirin.