Riċentement, tim tal-lejżer tas-semikondutturi li jinkludi l-Iskola tax-Xjenzi Interdixxiplinari fl-Università Nazzjonali tat-Teknoloġija tad-Difiża u Suzhou Changguang Huaxin Optoelectronics Technology Co., Ltd għamel progress sinifikanti fir-riċerka tal-lejżer tas-semikondutturi tal-kulur doppju-. Is-sejbiet, bl-isem "Monolithic 960/1000nm bi-color semiconductor disk laser delivers a brightness of over 300MW/cm²sr," ġew ippubblikati f'ACS Photonics. Zhang Zhicheng, assistent riċerkatur fl-USTC, serva bħala l-ewwel awtur, bil-Professuri Wang Jun u Zhang Chao Fan bħala awturi korrispondenti.
Lejżers tad-disk semikondutturi (SDLs), magħrufa wkoll bħala lejżers li jarmu l--kavità vertikali- (VECSELs), ġabru attenzjoni sinifikanti f'dawn l-aħħar snin. Jikkombinaw il-vantaġġi tal-gwadann tas-semikondutturi u tar-reżonaturi tal-istat solidu-, dawn jegħlbu b'mod effettiv il-limitazzjonijiet taż-żona tal-emissjoni tal-lejżers tas-semikondutturi b'mod wieħed konvenzjonali- filwaqt li joffru disinn ta 'bandgap tas-semikondutturi flessibbli u karatteristiċi ta' qligħ għoli ta 'materjal. Huma jsibu applikazzjonijiet f'bosta xenarji, inklużi l-ħruġ tal-laser b'-storbju baxx dejjaq-wisa' tal-linja, ġenerazzjoni ta' impulsi b'rata ta'-repetizzjoni-rata għolja ultraveloċi, ġenerazzjoni ta'-armonika għolja, u teknoloġija tal-istilla gwida tas-sodju. L-avvanz tat-teknoloġija titlob flessibilità akbar tal-wavelength. Sorsi koerenti ta'-wavelength doppju juru potenzjal immens f'oqsma emerġenti bħal lidar kontra l--jamming, interferometrija olografika, komunikazzjonijiet ta' multiplexing tad-diviżjoni ta' wavelength, ġenerazzjoni ta' nofs-infra-aħmar jew terahertz, u pettnijiet tal-frekwenza ottika multikuluri. Il-kisba ta'-emissjoni ta' tul ta' mewġ doppju- ta' luminożità għolja filwaqt li titrażżan il-kompetizzjoni tal-qligħ bejn it-tul ta' mewġ tibqa' sfida sinifikanti fil-lejżers tad-disk semikondutturi.
Biex tindirizza din l-isfida, it-tim tal-lejżer tas-semikondutturi ppropona disinn ta 'ċippa innovattiv. Permezz ta'-studji numeriċi fil-fond, skoprew li l-kontroll preċiż tat-temperatura-filterr tal-gwadann tal-bir quantum dipendenti u l-effetti tal-filtrazzjoni tal-mikrokavità tas-semikondutturi jistgħu jippermettu regolazzjoni flessibbli tal-gwadann tal--kulur doppju. Filwaqt li jibni fuq dan, it-tim iddisinja b'suċċess ċippa ta' gwadann ta'-luminożità għolja li topera f'960/1000 nm. Dan il-lejżer jaħdem f'modalità fundamentali qrib-diffrazzjoni-limitata, u jikseb luminożità tal-ħruġ ta' madwar 310 mW/cm²sr.
Innovazzjonijiet tar-Riċerka
Figura 1: Disinn ta' ċippa ta' gwadann tas-semikondutturi b'tul ta' mewġ doppju-għoli-
Is-saff tal-gwadann tal-wejfer tas-semikondutturi huwa biss ftit mikrometri ħoxnin, li jifforma mikrokavità Fabry-Perot bejn l-interface tal-arja tas-semikondutturi-u r-riflettur Bragg imqassam fis-sottostrat. It-trattament tal-mikrokavità tas-semikondutturi bħala filtru spettrali integrat jimmodula l-gwadann tal-kwantum well. Fl-istess ħin, l-effett ta 'filtrazzjoni tal-mikrokavità u l-qligħ tas-semikondutturi juru rati distinti ta' drift tat-temperatura. Flimkien mal-kontroll tat-temperatura, dan jippermetti swiċċjar u regolazzjoni tal-wavelength tal-ħruġ. B'lieva ta' dawn il-proprjetajiet, it-tim stabbilixxa b'mod komputazzjonali l-quċċata tal-qligħ tal-bir quantum f'950 nm f'300 K, b'rata ta' drift tat-temperatura tal-wavelength tal-qligħ ta 'madwar 0.37 nm/K. Sussegwentement, it-tim uża l-metodu tal-matriċi tat-trasferiment biex jiddisinja l-fatturi ta 'konfinament lonġitudinali taċ-ċippa, u kiseb tul ta' mewġ massimu ta 'madwar 960 nm u 1000 nm. Is-simulazzjonijiet wrew rata ta 'drift tat-temperatura ta' 0.08 nm/K biss. Bl-użu ta' metall-depożizzjoni ta' fwar kimiku organiku (MOCVD) għal tkabbir epitassjali, it-tim iffabbrika b'suċċess ċipep ta' gwadann ta'-kwalità għolja permezz ta' ottimizzazzjoni kontinwa tal-proċess. Il-kejl tal-fotoluminixxenza qabbel bis-sħiħ mar-riżultati tas-simulazzjoni. Biex tittaffa t-tagħbija termali u tippermetti tħaddim ta'-qawwa għolja, ġie żviluppat aktar proċess ta' ppakkjar ta' ċippa tad-djamanti-semikondutturi.
Analiżi Komprensiva tal-Karatteristiċi tal-Output taċ-Ċippa tal-Gain tas-Semikondutturi
Wara l-ippakkjar taċ-ċippa, it-tim wettaq evalwazzjoni komprensiva tal-prestazzjoni tal-laser tiegħu. Fil-mod ta 'tħaddim kontinwu, il-wavelength ta' l-emissjoni jista 'jiġi sintonizzat b'mod flessibbli bejn 960 nm u 1000 nm billi tikkontrolla l-qawwa tal-pompa jew it-temperatura tas-sink tas-sħana. F'medda speċifika ta' qawwa tal-pompa, il-lejżer kiseb ukoll operazzjoni ta' wavelength doppju-bi spazjar ta' wavelength ta' 39.4 nm, li laħaq qawwa massima kontinwa-wave ta' 3.8 W. Fl-istess ħin, il-laser żamm qrib-diffrazzjoni-operat tal-modalità fundamentali ta' kwalità limitata M² ta' bejn wieħed u ieħor luminożità 1 101 fattur fundamentali. MW/ċm²sr. It-tim investiga wkoll il-prestazzjoni tal-mewġ kważi-kontinwu tal-lejżer. Billi daħħal kristall ottiku mhux lineari LiB₃O₅ fil-kavità tar-resonatur, osservaw b'suċċess sinjali ta' frekwenza ta' somma-, li kkonfermaw is-sinkronizzazzjoni taż-żewġ wavelengths.
Dan id-disinn taċ-ċippa inġenjuża jikseb integrazzjoni organika tal-filtrazzjoni tal-gwadann tal-bir quantum u l-iffiltrar tal-mikrokavità, li jistabbilixxi l-pedament tad-disinn għar-realizzazzjoni ta 'sorsi tal-laser ta' tul ta 'mewġ doppju-. F'termini ta 'metriċi tal-prestazzjoni, dan il-lejżer monolitiku ta' tul ta' mewġ doppju-jikseb luminożità għolja, flessibilità għolja, u output ta 'raġġ koassjali preċiż. Il-luminożità tagħha tikklassifika fost il-livelli ewlenin fid-dinja fil-qasam attwali tal-lejżers semikondutturi monolitiċi ta' tul ta' mewġ doppju-. Għal applikazzjonijiet prattiċi, din il-kisba hija promettenti f'sistemi lidar b'ħafna-kuluri. Billi juża l-luminożità għolja u l-karatteristiċi tal--wavelength doppju tiegħu, jista 'jtejjeb b'mod effettiv l-eżattezza tas-sejbien tar-radar u l-kapaċitajiet kontra l--interferenza f'ambjenti kumplessi. Fl-applikazzjonijiet tal-moxt tal-frekwenza ottika, l-output stabbli tiegħu ta' tul ta' mewġ doppju-jipprovdi appoġġ kritiku għal kejl spettrali ta' preċiżjoni u sensing ottiku ta'-riżoluzzjoni għolja. B'ħarsa 'l quddiem, it-tim qed jippjana li japprofondixxi r-riċerka tiegħu. Fuq front wieħed, għandhom l-għan li jiżviluppaw apparati elettro-ippumpjati billi jottimizzaw parametri bħad-dimensjonijiet tal-elettrodu u d-doping biex ikomplu jżidu l-qawwa ta'-single mode. Fuq ieħor, se jesploraw lejżers semikondutturi ġodda elettro-ippumpjati tal-kristall fotoniku-.
