Introduktion till kantutsändande laser (EEL)
För att erhålla högeffekts halvledarlaserutgång använder den nuvarande tekniken kantemissionsstruktur. Resonatorn i den kantemitterande halvledarlasern består av halvledarkristallens naturliga dissociationsyta, och utgångsstrålen emitteras från laserns framände. Kantemitterande halvledarlaser kan uppnå hög effekt, men dess utgångspunkt är elliptisk, strålkvaliteten är dålig och strålformen behöver modifieras med ett strålformningssystem.
Följande diagram visar strukturen hos den kantutsändande halvledarlasern. EEL:s optiska hålighet är parallell med halvledarchipets yta och avger laser vid kanten av halvledarchipet, vilket kan uppnå laserutgången med hög effekt, hög hastighet och lågt brus. Laserstrålen som matas ut från EEL har dock generellt asymmetriskt stråltvärsnitt och stor vinkeldivergens, och kopplingseffektiviteten med fiber eller andra optiska komponenter är låg.
Ökningen av EEL-utgångseffekten begränsas av ackumulering av spillvärme i det aktiva området och optiska skador på halvledarytan. Genom att öka vågledararean för att minska ackumuleringen av spillvärme i det aktiva området för att förbättra värmeavledningen, och öka ljusutgångsarean för att minska strålens optiska effekttäthet och undvika optiska skador, kan en utgångseffekt på upp till flera hundra milliwatt uppnås i den enkla transversella vågledarstrukturen.
För 100 mm-vågledaren kan en enda kantemitterande laser uppnå tiotals watt uteffekt, men vid denna tidpunkt är vågledaren mycket multimodig på chipets plan, och utgångsstrålens aspektförhållande når också 100:1, vilket kräver ett komplext strålformningssystem.
Med utgångspunkten att det inte finns något nytt genombrott inom materialteknik och epitaxiell tillväxtteknik, är det huvudsakliga sättet att förbättra utgångseffekten hos ett enda halvledarlaserchip att öka remsbredden i chipets ljusområde. Att öka remsbredden för mycket är dock lätt att producera transversell högordningsoscillation och filamentliknande oscillation, vilket kraftigt minskar ljusutgångens enhetlighet, och utgångseffekten ökar inte proportionellt med remsbredden, så utgångseffekten hos ett enda chip är extremt begränsad. För att avsevärt förbättra utgångseffekten har arrayteknik tagits fram. Tekniken integrerar flera laserenheter på samma substrat, så att varje ljusemitterande enhet är uppradad som en endimensionell array i den långsamma axelriktningen. Så länge optisk isoleringsteknik används för att separera varje ljusemitterande enhet i arrayen, så att de inte stör varandra och bildar en laser med flera bländare, kan man öka utgångseffekten hos hela chipet genom att öka antalet integrerade ljusemitterande enheter. Detta halvledarlaserchip är ett halvledarlaserchip (LDA), även känt som en halvledarlaserstång.
Publiceringstid: 3 juni 2024