Scelta della sorgente laser ideale: laser a semiconduttore a emissione di bordo Parte prima

Scelta dell'idealesorgente laser: laser a semiconduttore a emissione di bordo
1. Introduzione
Laser a semiconduttoreI chip sono suddivisi in chip laser a emissione di bordo (EEL) e chip laser a emissione di superficie a cavità verticale (VCSEL) in base ai diversi processi di fabbricazione dei risonatori e le loro specifiche differenze strutturali sono illustrate nella Figura 1. Rispetto al laser a emissione di superficie a cavità verticale, lo sviluppo della tecnologia laser a semiconduttore a emissione di bordo è più maturo, con un'ampia gamma di lunghezze d'onda, elevataelettro-otticoEfficienza di conversione, elevata potenza e altri vantaggi, li rendono particolarmente adatti per la lavorazione laser, le comunicazioni ottiche e altri settori. Attualmente, i laser a semiconduttore a emissione di bordo rappresentano una parte importante del settore optoelettronico e le loro applicazioni spaziano dall'industria alle telecomunicazioni, dalla scienza ai beni di consumo, fino al settore militare e aerospaziale. Con lo sviluppo e il progresso tecnologico, la potenza, l'affidabilità e l'efficienza di conversione energetica dei laser a semiconduttore a emissione di bordo sono state notevolmente migliorate e le loro prospettive applicative sono sempre più ampie.
Successivamente, ti porterò ad apprezzare ulteriormente il fascino unico dell'emissione lateralelaser a semiconduttore.

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

2. Principio di funzionamento del semiconduttore a emissione di bordolaser
La struttura di un laser a semiconduttore a emissione di bordo può essere suddivisa nelle tre parti seguenti: regione attiva del semiconduttore, sorgente di pompaggio e risonatore ottico. A differenza dei risonatori dei laser a cavità verticale a emissione superficiale (composti da specchi di Bragg superiori e inferiori), i risonatori dei dispositivi laser a semiconduttore a emissione di bordo sono principalmente composti da film ottici su entrambi i lati. La tipica struttura del dispositivo EEL e la struttura del risonatore sono illustrate in Figura 2. Il fotone nel dispositivo laser a semiconduttore a emissione di bordo viene amplificato dalla selezione di modalità nel risonatore e il laser viene formato nella direzione parallela alla superficie del substrato. I dispositivi laser a semiconduttore a emissione di bordo hanno un'ampia gamma di lunghezze d'onda operative e sono adatti a numerose applicazioni pratiche, diventando così una delle sorgenti laser ideali.

Gli indici di valutazione delle prestazioni dei laser a semiconduttore a emissione di bordo sono inoltre coerenti con altri laser a semiconduttore, tra cui: (1) lunghezza d'onda del laser; (2) corrente di soglia Ith, ovvero la corrente alla quale il diodo laser inizia a generare oscillazioni 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 pilotaggio laser; (4) efficienza della pendenza; (5) angolo di divergenza verticale θ⊥; (6) angolo di divergenza orizzontale θ∥; (7) monitoraggio della corrente Im, ovvero la dimensione corrente del chip laser a semiconduttore alla potenza di uscita nominale.

3. Progressi nella ricerca sui laser a semiconduttore a emissione di bordo 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 di bordo nella banda del vicino infrarosso (760-1060 nm) basati su GAAS sono ampiamente utilizzati a livello commerciale. Come 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, sono stati industrializzati diodi a emissione di luce e laser a emissione di bordo basati su GAN.