İdeal lazer kaynağının seçimi: kenar emisyonlu yarı iletken lazer, Birinci Bölüm

İdeal seçimilazer kaynağı: kenar emisyonlu yarı iletken lazer
1. Giriş
Yarıiletken lazerÇipler, rezonatörlerin farklı üretim süreçlerine göre kenardan yayılan lazer çipleri (EEL) ve dikey boşluklu yüzeyden yayılan lazer çipleri (VCSEL) olarak ikiye ayrılır ve aralarındaki yapısal farklılıklar Şekil 1'de gösterilmiştir. Dikey boşluklu yüzeyden yayılan lazerle karşılaştırıldığında, kenardan yayılan yarı iletken lazer teknolojisinin gelişimi daha olgundur ve geniş bir dalga boyu aralığına ve yüksek verimliliğe sahiptir.elektro-optikYüksek dönüşüm verimliliği, büyük güç ve diğer avantajlarıyla lazer işleme, optik iletişim ve diğer alanlar için çok uygundur. Günümüzde kenardan yayılan yarı iletken lazerler, optoelektronik endüstrisinin önemli bir parçasını oluşturmaktadır ve uygulamaları endüstri, telekomünikasyon, bilim, tüketici elektroniği, askeri ve havacılık alanlarını kapsamaktadır. Teknolojinin gelişmesi ve ilerlemesiyle birlikte, kenardan yayılan yarı iletken lazerlerin gücü, güvenilirliği ve enerji dönüşüm verimliliği büyük ölçüde iyileştirilmiş ve uygulama olanakları giderek daha da genişlemiştir.
Sonraki adımda, yan ışık yayılımının eşsiz cazibesini daha iyi anlamanıza yardımcı olacağım.yarı iletken lazerler.

Şekil 1 (solda) yandan yayılan yarı iletken lazer ve (sağda) dikey boşluklu yüzeyden yayılan lazer yapısı diyagramı

2. Kenar emisyonlu yarı iletkenin çalışma prensibilazer
Kenardan yayılan yarı iletken lazerin yapısı şu üç kısma ayrılabilir: yarı iletken aktif bölge, pompa kaynağı ve optik rezonatör. Dikey boşluklu yüzeyden yayılan lazerlerin rezonatörlerinden (üst ve alt Bragg aynalarından oluşur) farklı olarak, kenardan yayılan yarı iletken lazer cihazlarındaki rezonatörler esas olarak her iki tarafta optik filmlerden oluşur. Tipik bir EEL cihaz yapısı ve rezonatör yapısı Şekil 2'de gösterilmiştir. Kenardan yayılan yarı iletken lazer cihazındaki foton, rezonatörde mod seçimi ile yükseltilir ve lazer, alt tabaka yüzeyine paralel yönde oluşturulur. Kenardan yayılan yarı iletken lazer cihazları geniş bir çalışma dalga boyu aralığına sahiptir ve birçok pratik uygulama için uygundur, bu nedenle ideal lazer kaynaklarından biri haline gelmiştir.

Kenardan yayılan yarı iletken lazerlerin performans değerlendirme indeksleri, diğer yarı iletken lazerlerle de tutarlıdır ve şunları içerir: (1) lazer ışınım dalga boyu; (2) Eşik akımı Ith, yani lazer diyotunun lazer salınımı üretmeye başladığı akım; (3) Çalışma akımı Iop, yani lazer diyotunun nominal çıkış gücüne ulaştığında sürüş akımı; bu parametre lazer sürücü devresinin tasarımında ve modülasyonunda kullanılır; (4) Eğim verimliliği; (5) Dikey sapma açısı θ⊥; (6) Yatay sapma açısı θ∥; (7) İzleme akımı Im, yani nominal çıkış gücünde yarı iletken lazer çipinin akım boyutu.

3. GaAs ve GaN tabanlı kenardan yayılan yarı iletken lazerlerin araştırma ilerlemesi
GaAs yarı iletken malzemesine dayalı yarı iletken lazer, en olgun yarı iletken lazer teknolojilerinden biridir. Şu anda, GaAs tabanlı yakın kızılötesi bant (760-1060 nm) kenar yayıcı yarı iletken lazerler ticari olarak yaygın şekilde kullanılmaktadır. Si ve GaAs'tan sonra üçüncü nesil yarı iletken malzeme olan GaN, mükemmel fiziksel ve kimyasal özellikleri nedeniyle bilimsel araştırmalarda ve endüstride geniş ilgi görmektedir. GaN tabanlı optoelektronik cihazların geliştirilmesi ve araştırmacıların çabalarıyla, GaN tabanlı ışık yayan diyotlar ve kenar yayıcı lazerler endüstrileştirilmiştir.