Scelta della sorgente laser ideale: laser a semiconduttore ad emissione periferica Prima parte

Scelta dell'idealesorgente laser: laser a semiconduttore ad emissione laterale
1. Introduzione
Laser a semiconduttoreI chip sono suddivisi in chip laser a emissione di bordi (EEL) e chip laser a emissione di superficie con cavità verticale (VCSEL) in base ai diversi processi di produzione dei risonatori e le loro differenze strutturali specifiche sono mostrate nella Figura 1. Rispetto al laser a emissione di superficie con cavità verticale, i chip emissione di sviluppo della tecnologia laser a semiconduttore è più maturo, con un'ampia gamma di lunghezze d'onda, altaelettro-otticoefficienza di conversione, grande potenza e altri vantaggi, molto adatti per l'elaborazione laser, la comunicazione ottica e altri campi. Attualmente, i laser a semiconduttore a emissione periferica rappresentano una parte importante dell’industria optoelettronica e le loro applicazioni hanno riguardato l’industria, le telecomunicazioni, la scienza, i consumi, il militare e l’aerospaziale. Con lo sviluppo e il progresso della tecnologia, la potenza, l'affidabilità e l'efficienza di conversione dell'energia dei laser a semiconduttore ad emissione di bordi sono state notevolmente migliorate e le loro prospettive di applicazione sono sempre più ampie.
Successivamente, ti porterò ad apprezzare ulteriormente il fascino unico dell'emissione lateralelaser a semiconduttore.

Figura 1 (a sinistra) laser a semiconduttore a emissione laterale e diagramma della struttura del laser a emissione superficiale della cavità verticale (a destra).

2. Principio di funzionamento del semiconduttore a emissione perifericalaser
La struttura del laser a semiconduttore a emissione di bordi può essere suddivisa nelle seguenti tre parti: regione attiva del semiconduttore, sorgente della pompa e risonatore ottico. Diversamente dai risonatori dei laser a emissione superficiale a cavità verticale (che sono composti da specchi di Bragg superiori e inferiori), i risonatori nei dispositivi laser a semiconduttore a emissione di bordi sono principalmente composti da pellicole ottiche su entrambi i lati. La tipica struttura del dispositivo EEL e la struttura del risonatore sono mostrate nella Figura 2. Il fotone nel dispositivo laser a semiconduttore a emissione laterale viene amplificato dalla selezione della modalità nel risonatore e il laser viene formato nella direzione parallela alla superficie del substrato. I dispositivi laser a semiconduttore a emissione di bordi hanno un'ampia gamma di lunghezze d'onda operative e sono adatti a molte applicazioni pratiche, quindi diventano una delle sorgenti laser ideali.

Gli indici di valutazione delle prestazioni dei laser a semiconduttore a emissione di bordi sono coerenti anche con altri laser a semiconduttore, tra cui: (1) lunghezza d'onda del laser laser; (2) Corrente di soglia Ith, cioè la corrente alla quale il diodo laser inizia a generare l'oscillazione del laser; (3) Corrente di lavoro Iop, ovvero la corrente di pilotaggio quando il diodo laser raggiunge la potenza di uscita nominale, questo parametro viene applicato alla progettazione e alla modulazione del circuito di azionamento del laser; (4) Efficienza del pendio; (5) Angolo di divergenza verticale θ⊥; (6) Angolo di divergenza orizzontale θ∥; (7) Monitorare la corrente Im, ovvero la dimensione corrente del chip laser a semiconduttore alla potenza di uscita nominale.

3. Progresso della ricerca sui laser a semiconduttore ad emissione periferica basati su GaAs e GaN
Il laser a semiconduttore basato sul materiale semiconduttore GaAs è una delle tecnologie laser a semiconduttore più mature. Attualmente, i laser a semiconduttore a emissione laterale basati sulla banda del vicino infrarosso (760-1060 nm) sono stati ampiamente utilizzati a livello commerciale. Essendo il materiale semiconduttore di terza generazione dopo Si e GaAs, il GaN è stato ampiamente utilizzato nella ricerca scientifica e nell'industria per le sue eccellenti proprietà fisiche e chimiche. Con lo sviluppo di dispositivi optoelettronici basati su GAN e gli sforzi dei ricercatori, i diodi emettitori di luce e i laser a emissione di bordi basati su GAN sono stati industrializzati.