Nýjustu rannsóknir á tvílitum hálfleiðaralaserum

Nýjustu rannsóknir á tvílitum hálfleiðaralaserum

Hálfleiðara disklasar (SDL leysir), einnig þekktir sem lóðréttir ytri hola yfirborðsgeislandi leysir (VECSEL), hafa vakið mikla athygli á undanförnum árum. Þeir sameina kosti hálfleiðarahagnaðar og fastfasa ómsveiflu. Þeir draga ekki aðeins á áhrifaríkan hátt úr takmörkunum á geislunarsvæði eins-ham stuðnings fyrir hefðbundna hálfleiðaralasera, heldur eru þeir einnig með sveigjanlega hálfleiðara bandbilshönnun og mikla efnishagnaðareiginleika. Þeir má sjá í fjölbreyttum notkunarsviðum, svo sem lágum hávaða.þrönglínubreiddar leysirúttak, örstuttar púlsframleiðsla með mikilli endurtekningu, hágæða harmoníska framleiðsla og natríumleiðarstjörnutækni, o.s.frv. Með framþróun tækni hafa verið gerðar meiri kröfur um sveigjanleika í bylgjulengd. Til dæmis hafa tvíbylgjulengdar samhangandi ljósgjafar sýnt fram á afar mikið notkunargildi á nýjum sviðum eins og truflunarvarna-lidar, holografískri truflunarmælingu, bylgjulengdarskiptingarsamskiptum, mið-innrauðri eða terahertz-framleiðslu og fjöllitum ljóstíðnigreinum. Hvernig á að ná fram tvílitri útgeislun með mikilli birtu í hálfleiðara disklaserum og bæla á áhrifaríkan hátt niður samkeppni um hagnað milli margra bylgjulengda hefur alltaf verið rannsóknarerfiðleikaefni á þessu sviði.

Nýlega, tvíliturhálfleiðara leysirTeymi í Kína hefur lagt til nýstárlega hönnun á örgjörva til að takast á við þessa áskorun. Með ítarlegri tölulegri rannsókn komust þeir að því að nákvæm stjórnun á hitastigstengdri skammtafræðibrunnsaukningarsíun og áhrifum hálfleiðaraörholusíunar er væntanleg til að ná sveigjanlegri stjórnun á tvílitaaukningu. Byggt á þessu tókst teyminu að hanna 960/1000 nm örgjörva með mikilli birtu. Þessi leysir starfar í grunnstillingu nálægt dreifingarmörkum, með birtustig allt að um það bil 310 MW/cm²sr.

Hagnaðarlag hálfleiðaradisksins er aðeins nokkrir míkrómetrar að þykkt og Fabry-Perot örhola myndast á milli tengiflatar hálfleiðara og lofts og neðst dreifða Bragg endurskins. Með því að meðhöndla örholuna á hálfleiðurunum sem innbyggða litrófssíu örgjörvans mun það stjórna hagnaði skammtabrunsins. Á sama tíma hafa síunaráhrif örholunnar og hálfleiðarahagnaðurinn mismunandi hitastigsrekhraða. Í samsetningu við hitastýringu er hægt að ná fram rofi og stjórnun á úttaksbylgjulengdum. Byggt á þessum eiginleikum reiknaði teymið út og stillti hámarkshagnaðar skammtabrunsins við 950 nm við 300 K hitastig, þar sem hitastigsrekhraða hagnaðarbylgjulengdarinnar var um það bil 0,37 nm/K. Í kjölfarið hannaði teymið lengdarþvingunarstuðul örgjörvans með því að nota sendisfylkisaðferðina, með hámarksbylgjulengdir um það bil 960 nm og 1000 nm, talið í sömu röð. Hermir leiddu í ljós að hitastigsrekhraðinn var aðeins 0,08 nm/K. Með því að nota málm-lífræna efnagufuútfellingartækni fyrir epitaxial vöxt og stöðugt að fínstilla vaxtarferlið, var hægt að framleiða hágæða örgjörva. Mælingarniðurstöður ljósljómunar eru fullkomlega í samræmi við niðurstöður hermunarinnar. Til að draga úr hitaálagi og ná fram mikilli aflsflutningi hefur pökkunarferlið fyrir hálfleiðara-demantsflögur verið þróað frekar.

Eftir að hafa lokið við að pakka flísinni framkvæmdi teymið ítarlegt mat á afköstum leysigeislans. Í samfelldri notkun, með því að stjórna dæluafli eða hitastigi kælisins, er hægt að stilla útblástursbylgjulengdina sveigjanlega á milli 960 nm og 1000 nm. Þegar dæluafl er innan ákveðins bils getur leysirinn einnig náð tvíbylgjulengdaraðgerð, með bylgjulengdarbil allt að 39,4 nm. Á þessum tíma nær hámarks samfellda bylgjuafl 3,8 W. Á sama tíma starfar leysirinn í grunnham nálægt dreifingarmörkum, með geisgæðastuðul M² aðeins 1,1 og birtu allt að um það bil 310 MW/cm²sr. Teymið framkvæmdi einnig rannsóknir á hálf-samfelldri bylgjuafköstum leysigeislans.leysirSummutíðnimerkið var mælt með því að setja ólínulega LiB₃O₅ ljósfræðilega kristalinn inn í ómholið, sem staðfesti samstillingu tvíbylgjulengdanna.

Með þessari snjöllu örgjörvahönnun hefur verið náð fram lífrænni samsetningu skammtafræðilegrar brunnsaukningarsíunar og örholusíunar, sem leggur grunn að hönnun tvílitra leysigeislagjafa. Hvað varðar afköst nær þessi einlita leysir mikilli birtu, mikilli sveigjanleika og nákvæmri koaxial geislaútgáfu. Birtustig hans er í fremstu röð á alþjóðavettvangi á núverandi sviði einlitra tvílitra hálfleiðara leysigeisla. Hvað varðar hagnýta notkun er búist við að þessi árangur muni auka nákvæmni greiningar og truflunargetu fjöllitra lidar í flóknu umhverfi með því að nýta sér mikla birtu og tvílita eiginleika hans. Á sviði ljósleiðara getur stöðug tvíbylgjulengdarútgangur hans veitt mikilvægan stuðning fyrir forrit eins og nákvæma litrófsmælingu og hágæða ljósleiðaraskynjun.