İki rəngli yarımkeçirici lazerlər üzrə son tədqiqatlar

İki rəngli yarımkeçirici lazerlər üzrə son tədqiqatlar

Yarımkeçirici disk lazerləri (SDL lazerləri), həmçinin şaquli xarici boşluq səthi emissiya lazerləri (VECSEL) kimi tanınır, son illərdə çox diqqət çəkib. O, yarımkeçirici gücləndirmə və bərk hal rezonatorlarının üstünlüklərini birləşdirir. O, yalnız ənənəvi yarımkeçirici lazerlər üçün tək rejimli dəstəyin emissiya sahəsi məhdudiyyətini effektiv şəkildə aradan qaldırmaqla yanaşı, həm də çevik yarımkeçirici zolaq dizaynına və yüksək material gücləndirmə xüsusiyyətlərinə malikdir. Bunu aşağı səs-küy kimi geniş tətbiq ssenarilərində görmək olar.dar xətt enində lazerçıxış, ultra qısa yüksək təkrarlanan impuls generasiyası, yüksək tərtibli harmonik generasiya və natrium bələdçi ulduz texnologiyası və s. Texnologiyanın inkişafı ilə dalğa uzunluğunun elastikliyinə daha yüksək tələblər irəli sürülmüşdür. Məsələn, ikili dalğa uzunluğunda koherent işıq mənbələri anti-interferensiya lidar, holoqrafik interferometriya, dalğa uzunluğu bölmə multipleksləşdirmə rabitəsi, orta infraqırmızı və ya terahers generasiyası və çoxrəngli optik tezlik daraqları kimi inkişaf etməkdə olan sahələrdə olduqca yüksək tətbiq dəyəri nümayiş etdirmişdir. Yarımkeçirici disk lazerlərində yüksək parlaqlıqlı ikili rəngli emissiyaya necə nail olmaq və çoxlu dalğa uzunluqları arasında qazanc rəqabətini effektiv şəkildə necə yatırmaq bu sahədə həmişə tədqiqat çətinliyi olub.

Bu yaxınlarda iki rəngliyarımkeçirici lazerÇindəki komanda bu çətinliyi həll etmək üçün innovativ çip dizaynı təklif etdi. Dərin ədədi tədqiqatlar apararaq, onlar temperaturla əlaqəli kvant quyusu qazancının süzgəcdən keçirilməsi və yarımkeçirici mikroboşluq filtrasiya effektlərinin dəqiq tənzimlənməsinin ikili rəng qazancının çevik idarə olunmasına nail olacağı gözlənilir. Buna əsaslanaraq, komanda uğurla 960/1000 nm yüksək parlaqlıq qazanc çipi hazırladı. Bu lazer difraksiya həddinə yaxın fundamental rejimdə işləyir və çıxış parlaqlığı təxminən 310 MVt/sm²sr-ə qədər yüksəkdir.

Yarımkeçirici diskin qazanc təbəqəsi cəmi bir neçə mikrometr qalınlığındadır və yarımkeçirici-hava interfeysi ilə alt paylanmış Bragg reflektoru arasında Fabry-Perot mikroboşluğu əmələ gəlir. Yarımkeçirici mikroboşluğun çipin daxili spektral filtri kimi qəbul edilməsi kvant quyusunun qazancını modulyasiya edəcək. Bu vaxt, mikroboşluq filtrasiya effekti və yarımkeçirici qazancının fərqli temperatur sürüşmə sürətləri var. Temperatur nəzarəti ilə birlikdə çıxış dalğa uzunluqlarının dəyişdirilməsi və tənzimlənməsi əldə edilə bilər. Bu xüsusiyyətlərə əsasən, komanda kvant quyusunun qazanc pikini 300 K temperaturda 950 nm-də hesabladı və təyin etdi, qazanc dalğa uzunluğunun temperatur sürüşmə sürəti təxminən 0,37 nm/K idi. Daha sonra, komanda ötürmə matrisi metodundan istifadə edərək çipin uzununa məhdudiyyət faktorunu hazırladı, pik dalğa uzunluqları müvafiq olaraq təxminən 960 nm və 1000 nm idi. Simulyasiyalar temperatur sürüşmə sürətinin yalnız 0,08 nm/K olduğunu göstərdi. Epitaksial böyümə üçün metal-üzvi kimyəvi buxar çökmə texnologiyasından istifadə etməklə və böyümə prosesini davamlı olaraq optimallaşdırmaqla yüksək keyfiyyətli qazanc çipləri uğurla istehsal edilmişdir. Fotolüminesansın ölçmə nəticələri simulyasiya nəticələri ilə tamamilə uyğundur. İstilik yükünü azaltmaq və yüksək güclü ötürməyə nail olmaq üçün yarımkeçirici-almaz çip qablaşdırma prosesi daha da inkişaf etdirilmişdir.

Çip qablaşdırmasını tamamladıqdan sonra komanda lazerin performansının hərtərəfli qiymətləndirilməsini apardı. Fasiləsiz iş rejimində, nasosun gücünü və ya istilik ötürücüsünün temperaturunu idarə etməklə, emissiya dalğa uzunluğu 960 nm ilə 1000 nm arasında çevik şəkildə tənzimlənə bilər. Nasos gücü müəyyən bir diapazonda olduqda, lazer həmçinin 39,4 nm-ə qədər dalğa uzunluğu intervalı ilə ikili dalğa uzunluğunda işləməyə nail ola bilər. Bu zaman maksimum davamlı dalğa gücü 3,8 Vt-a çatır. Bu vaxt lazer difraksiya həddinə yaxın fundamental rejimdə, şüa keyfiyyəti əmsalı M² cəmi 1,1 və parlaqlığı təxminən 310 MVt/sm²sr-ə qədər yüksək olmaqla işləyir. Komanda həmçinin kvazi-davamlı dalğa performansı üzərində tədqiqat aparıb.lazerİkiqat dalğa uzunluqlarının sinxronizasiyasını təsdiqləyən LiB₃O₅ qeyri-xətti optik kristalın rezonans boşluğuna daxil edilməsi ilə cəm tezlik siqnalı uğurla müşahidə edildi.

Bu usta çip dizaynı sayəsində kvant quyusu qazanc filtrasiyası və mikroboşluq filtrasiyasının üzvi kombinasiyası əldə edilmiş və iki rəngli lazer mənbələrinin reallaşdırılması üçün dizayn təməli qoyulmuşdur. Performans göstəriciləri baxımından bu tək çipli iki rəngli lazer yüksək parlaqlıq, yüksək elastiklik və dəqiq koaksial şüa çıxışı əldə edir. Onun parlaqlığı mövcud tək çipli iki rəngli yarımkeçirici lazerlər sahəsində beynəlxalq səviyyədə aparıcı səviyyədədir. Praktik tətbiq baxımından bu nailiyyətin yüksək parlaqlıq və iki rəngli xüsusiyyətlərindən istifadə etməklə mürəkkəb mühitlərdə çoxrəngli lidarın aşkarlama dəqiqliyini və müdaxilə əleyhinə qabiliyyətini effektiv şəkildə artıracağı gözlənilir. Optik tezlikli darağı sahəsində onun sabit iki dalğa uzunluğu çıxışı dəqiq spektral ölçmə və yüksək qətnaməli optik sensor kimi tətbiqlər üçün mühüm dəstək təmin edə bilər.