L-aħħar riċerka dwar lejżers semikondutturi b'żewġ kuluri

L-aħħar riċerka dwar lejżers semikondutturi b'żewġ kuluri

Lejżers tad-diski semikondutturi (lejżers SDL), magħrufa wkoll bħala lejżers li jarmu l-wiċċ b'kavità esterna vertikali (VECSEL), ġibdu ħafna attenzjoni f'dawn l-aħħar snin. Jgħaqqdu l-vantaġġi tal-qligħ tas-semikondutturi u r-reżonaturi tal-istat solidu. Mhux biss itaffu b'mod effettiv il-limitazzjoni taż-żona tal-emissjoni tal-appoġġ single-mode għal-lejżers semikondutturi konvenzjonali, iżda għandhom ukoll disinn flessibbli tal-bandgap tas-semikondutturi u karatteristiċi ta' qligħ għoli tal-materjal. Jistgħu jidhru f'firxa wiesgħa ta' xenarji ta' applikazzjoni, bħal ħoss baxx.lejżer b'wisa' ta' linja dejqaoutput, ġenerazzjoni ta' impulsi b'ripetizzjoni għolja ultra-qasira, ġenerazzjoni armonika ta' ordni għolja, u teknoloġija ta' stilla gwida tas-sodju, eċċ. Bl-avvanz tat-teknoloġija, tressqu rekwiżiti ogħla għall-flessibbiltà tat-tul tal-mewġ tagħha. Pereżempju, sorsi ta' dawl koerenti b'tul ta' mewġ doppju wrew valur ta' applikazzjoni estremament għoli f'oqsma emerġenti bħal lidar kontra l-interferenza, interferometrija olografika, komunikazzjoni ta' multiplexing tad-diviżjoni tal-tul tal-mewġ, ġenerazzjoni ta' nofs l-infra-aħmar jew terahertz, u moxtijiet ta' frekwenza ottika b'ħafna kuluri. Kif tinkiseb emissjoni b'żewġ kuluri ta' luminożità għolja f'lejżers tad-diski semikondutturi u kif tiġi soppressa b'mod effettiv il-kompetizzjoni tal-qligħ fost tulijiet ta' mewġ multipli dejjem kienet diffikultà għar-riċerka f'dan il-qasam.

Riċentement, kulur doppjulejżer semikondutturTim fiċ-Ċina ppropona disinn ta’ ċippa innovattiv biex jindirizza din l-isfida. Permezz ta’ riċerka numerika fil-fond, sabu li r-regolazzjoni preċiża tal-effetti tal-filtrazzjoni tal-qligħ tal-bir kwantistiku relatata mat-temperatura u l-filtrazzjoni tal-mikrokavità tas-semikondutturi hija mistennija li tikseb kontroll flessibbli tal-qligħ b’żewġ kuluri. Abbażi ta’ dan, it-tim iddisinja b’suċċess ċippa ta’ qligħ ta’ luminożità għolja ta’ 960/1000 nm. Dan il-lejżer jopera fil-modalità fundamentali qrib il-limitu tad-diffrazzjoni, b’luminożità tal-ħruġ għolja sa madwar 310 MW/cm²sr.

Is-saff tal-qligħ tad-diska tas-semikondutturi huwa ħoxnin biss ftit mikrometri, u mikrokavità Fabry-Perot hija ffurmata bejn l-interfaċċja tas-semikondutturi-arja u r-riflettur Bragg distribwit fil-qiegħ. It-trattament tal-mikrokavità tas-semikondutturi bħala l-filtru spettrali integrat taċ-ċippa se jimmodula l-qligħ tal-bir kwantiku. Sadanittant, l-effett tal-filtrazzjoni tal-mikrokavità u l-qligħ tas-semikondutturi għandhom rati differenti ta' drift tat-temperatura. Flimkien mal-kontroll tat-temperatura, jistgħu jinkisbu l-iswiċċjar u r-regolazzjoni tat-tulijiet tal-mewġ tal-ħruġ. Abbażi ta' dawn il-karatteristiċi, it-tim ikkalkula u ssettja l-quċċata tal-qligħ tal-bir kwantiku għal 950 nm f'temperatura ta' 300 K, bir-rata ta' drift tat-temperatura tat-tul tal-mewġ tal-qligħ tkun ta' madwar 0.37 nm/K. Sussegwentement, it-tim iddisinja l-fattur ta' restrizzjoni lonġitudinali taċ-ċippa bl-użu tal-metodu tal-matriċi tat-trażmissjoni, b'tulijiet tal-mewġ tal-quċċata ta' madwar 960 nm u 1000 nm rispettivament. Is-simulazzjonijiet żvelaw li r-rata ta' drift tat-temperatura kienet biss 0.08 nm/K. Bl-użu tat-teknoloġija tad-depożizzjoni tal-fwar kimiku metall-organiku għat-tkabbir epitassjali u bl-ottimizzazzjoni kontinwa tal-proċess tat-tkabbir, ġew iffabbrikati b'suċċess ċipep ta' qligħ ta' kwalità għolja. Ir-riżultati tal-kejl tal-fotoluminexxenza huma kompletament konsistenti mar-riżultati tas-simulazzjoni. Biex tittaffa t-tagħbija termali u tinkiseb trasmissjoni ta' qawwa għolja, il-proċess tal-ippakkjar taċ-ċippa tas-semikondutturi-djamanti ġie żviluppat aktar.

Wara li tlesta l-ippakkjar taċ-ċippa, it-tim wettaq valutazzjoni komprensiva tal-prestazzjoni tal-lejżer tiegħu. Fil-modalità ta' tħaddim kontinwu, billi jikkontrolla l-qawwa tal-pompa jew it-temperatura tas-sink tas-sħana, it-tul tal-mewġa tal-emissjoni jista' jiġi aġġustat b'mod flessibbli bejn 960 nm u 1000 nm. Meta l-qawwa tal-pompa tkun f'medda speċifika, il-lejżer jista' wkoll jikseb operazzjoni ta' tul ta' mewġa doppju, b'intervall ta' tul ta' mewġa sa 39.4 nm. F'dan il-ħin, il-qawwa massima tal-mewġa kontinwa tilħaq 3.8 W. Sadanittant, il-lejżer jopera fil-modalità fundamentali qrib il-limitu tad-diffrazzjoni, b'fattur ta' kwalità tar-raġġ M² ta' 1.1 biss u luminożità għolja daqs madwar 310 MW/cm²sr. It-tim wettaq ukoll riċerka dwar il-prestazzjoni tal-mewġa kważi kontinwa tal-lejżerIs-sinjal tal-frekwenza tas-somma ġie osservat b'suċċess billi ddaħħal il-kristall ottiku mhux lineari LiB₃O₅ fil-kavità reżonanti, u b'hekk ikkonferma s-sinkronizzazzjoni tat-tulijiet ta' mewġ doppji.

Permezz ta' dan id-disinn inġenjuż taċ-ċippa, inkisbet il-kombinazzjoni organika ta' filtrazzjoni tal-qligħ tal-bir kwantistiku u filtrazzjoni tal-mikrokavità, u b'hekk tqiegħed il-pedament tad-disinn għar-realizzazzjoni ta' sorsi tal-lejżer b'żewġ kuluri. F'termini ta' indikaturi tal-prestazzjoni, dan il-lejżer b'żewġ kuluri b'ċippa waħda jikseb luminożità għolja, flessibilità għolja u output preċiż tar-raġġ koassjali. Il-luminożità tiegħu tinsab fil-livell internazzjonali ewlieni fil-qasam attwali tal-lejżers semikondutturi b'żewġ kuluri b'ċippa waħda. F'termini ta' applikazzjoni prattika, dan il-kisba hija mistennija li ttejjeb b'mod effettiv il-preċiżjoni tad-detezzjoni u l-kapaċità kontra l-interferenza tal-lidar b'ħafna kuluri f'ambjenti kumplessi billi tuża l-karatteristiċi tal-luminożità għolja u tal-kulur doppju tiegħu. Fil-qasam tal-moxtijiet tal-frekwenza ottika, l-output stabbli tiegħu b'tul ta' mewġ doppju jista' jipprovdi appoġġ kruċjali għal applikazzjonijiet bħal kejl spettrali preċiż u sensing ottiku b'riżoluzzjoni għolja.