Bevezetés az élkibocsátó lézerbe (EEL)
A nagy teljesítményű félvezető lézerek kimenetének eléréséhez a jelenlegi technológia az élemissziós struktúra használata. Az élemissziós félvezető lézer rezonátora a félvezető kristály természetes disszociációs felületéből áll, és a kimenő nyaláb a lézer elülső végéből indul ki. Az élemissziós típusú félvezető lézer nagy teljesítményt tud elérni, de a kimenő foltja elliptikus, a nyaláb minősége gyenge, és a nyaláb alakját nyalábformáló rendszerrel kell módosítani.
A következő ábra a peremkibocsátó félvezető lézer szerkezetét mutatja. Az EEL optikai ürege párhuzamos a félvezető chip felületével, és a félvezető chip peremén bocsát ki lézert, ami nagy teljesítményű, nagy sebességű és alacsony zajszintű lézerkimenetet biztosít. Az EEL által kibocsátott lézersugár azonban általában aszimmetrikus nyaláb-keresztmetszettel és nagy szögeltéréssel rendelkezik, és a szálakkal vagy más optikai alkatrészekkel való csatolási hatékonyság alacsony.
Az EEL kimenő teljesítményének növekedését korlátozza az aktív tartományban felhalmozódó hulladékhő és a félvezető felületén keletkező optikai károsodás. A hullámvezető felületének növelésével csökkenthető a hulladékhő az aktív tartományban, ezáltal javul a hőelvezetés, növelhető a fénykibocsátási terület a nyaláb optikai teljesítménysűrűségének csökkentése és az optikai károsodás elkerülése érdekében, így akár több száz milliwatt kimenő teljesítmény is elérhető az egytranszverzális módusú hullámvezető szerkezetben.
A 100 mm-es hullámvezető esetében egyetlen élkibocsátó lézer több tíz watt kimenő teljesítményt is elérhet, de ekkor a hullámvezető a chip síkján erősen többmódusú, és a kimeneti nyaláb képaránya is eléri a 100:1-et, ami komplex nyalábformáló rendszert igényel.
Az anyagtechnológia és az epitaxiális növekedési technológia terén elért új áttörés hiányában az egyetlen félvezető lézerchip kimeneti teljesítményének javítására a fő módszer a chip világító régiójának szalagszélességének növelése. A szalagszélesség túl nagyra növelése azonban könnyen transzverzális, magas rendű módusú rezgést és filamentszerű rezgést okozhat, ami jelentősen csökkenti a fénykibocsátás egyenletességét, és a kimeneti teljesítmény nem növekszik arányosan a szalagszélességgel, így egyetlen chip kimeneti teljesítménye rendkívül korlátozott. A kimeneti teljesítmény jelentős javítása érdekében létrejött a tömbtechnológia. A technológia több lézeregységet integrál ugyanazon az aljzaton, így minden fénykibocsátó egység egydimenziós tömbként helyezkedik el a lassú tengely irányában, mindaddig, amíg az optikai izolációs technológiát alkalmazzák a tömbben lévő egyes fénykibocsátó egységek elválasztására, hogy ne zavarják egymást, és többnyílású lézert képezzenek, a teljes chip kimeneti teljesítménye növelhető az integrált fénykibocsátó egységek számának növelésével. Ez a félvezető lézerchip egy félvezető lézertömb (LDA) chip, más néven félvezető lézerrúd.
Közzététel ideje: 2024. június 3.