Val av ideal laserkälla: kantutsläppshalvledarlaser Del ett

Val av ideallaserkälla: kantutsläppshalvledarlaser
1. Introduktion
HalvledarlaserChips delas in i kantutsändande laserchips (EEL) och vertikalkavitetsytutsändande laserchips (VCSEL) enligt de olika tillverkningsprocesserna för resonatorer, och deras specifika strukturella skillnader visas i figur 1. Jämfört med vertikalkavitetsytutsändande laser är utvecklingen av kantutsändande halvledarlaserteknik mer mogen, med ett brett våglängdsområde, högelektrooptiskomvandlingseffektivitet, hög effekt och andra fördelar, mycket lämplig för laserbearbetning, optisk kommunikation och andra områden. För närvarande är kantutsändande halvledarlasrar en viktig del av optoelektronikindustrin, och deras tillämpningar har täckt industri, telekommunikation, vetenskap, konsument, militär och flygindustri. Med teknikens utveckling och framsteg har effekten, tillförlitligheten och energiomvandlingseffektiviteten hos kantutsändande halvledarlasrar förbättrats avsevärt, och deras tillämpningsmöjligheter blir alltmer omfattande.
Härnäst ska jag leda dig till att ytterligare uppskatta den unika charmen med sidoemitterandehalvledarlasrar.

Figur 1 (vänster) sidoemitterande halvledarlaser och (höger) vertikal kavitetsytemitterande laserstrukturdiagram

2. Funktionsprincip för kantutsläppshalvledarelaser
Strukturen hos kantemitterande halvledarlasrar kan delas in i följande tre delar: halvledaraktivt område, pumpkälla och optisk resonator. Till skillnad från resonatorerna hos vertikala kavitets-ytsemitterande lasrar (som består av övre och nedre Bragg-speglar), består resonatorerna i kantemitterande halvledarlaseranordningar huvudsakligen av optiska filmer på båda sidor. Den typiska EEL-anordningsstrukturen och resonatorstrukturen visas i figur 2. Fotonen i kantemitterande halvledarlaseranordning förstärks genom modval i resonatorn, och lasern formas i riktning parallellt med substratytan. Kantemitterande halvledarlaseranordningar har ett brett spektrum av driftsvåglängder och är lämpliga för många praktiska tillämpningar, så de blir en av de ideala laserkällorna.

Prestandautvärderingsindexen för kantutsändande halvledarlasrar överensstämmer också med andra halvledarlasrar, inklusive: (1) laserlaservåglängd; (2) Tröskelström Ith, det vill säga strömmen vid vilken laserdioden börjar generera laseroscillation; (3) Arbetsström Iop, det vill säga drivströmmen när laserdioden når den nominella utgångseffekten, denna parameter tillämpas på designen och moduleringen av laserdrivkretsen; (4) Lutningseffektivitet; (5) Vertikal divergensvinkel θ⊥; (6) Horisontell divergensvinkel θ∥; (7) Övervakning av strömmen Im, det vill säga strömstorleken för halvledarlaserchipet vid den nominella utgångseffekten.

3. Forskningsframsteg för GaAs- och GaN-baserade kantemitterande halvledarlasrar
Halvledarlasern baserad på GaAs-halvledarmaterial är en av de mest mogna halvledarlaserteknologierna. För närvarande har GAAS-baserade kantutsändande halvledarlasrar i det nära-infraröda bandet (760-1060 nm) använts i stor utsträckning kommersiellt. Som tredje generationens halvledarmaterial efter Si och GaAs har GaN fått stor användning inom vetenskaplig forskning och industri på grund av dess utmärkta fysikaliska och kemiska egenskaper. Med utvecklingen av GAN-baserade optoelektroniska enheter och forskares ansträngningar har GAN-baserade lysdioder och kantutsändande lasrar industrialiserats.