Idealaus lazerio šaltinio pasirinkimas: kraštinės emisijos puslaidininkinis lazeris. Pirma dalis.

Idealaus pasirinkimaslazerio šaltiniskraštinės emisijos puslaidininkinis lazeris
1. Įvadas
Puslaidininkinis lazerisLustai skirstomi į kraštinius lazerinius lustus (EEL) ir vertikalius rezonatoriaus paviršinius lazerinius lustus (VCSEL) pagal skirtingus rezonatorių gamybos procesus, o jų specifiniai struktūriniai skirtumai parodyti 1 paveiksle. Palyginti su vertikaliais rezonatoriaus paviršiniais lazeriais, kraštinių puslaidininkinių lazerių technologija yra labiau išvystyta, pasižyminti plačiu bangos ilgių diapazonu, dideliuelektrooptiniskonversijos efektyvumas, didelė galia ir kiti privalumai, labai tinka lazeriniam apdorojimui, optiniam ryšiui ir kitose srityse. Šiuo metu krašto spinduliavimo puslaidininkiniai lazeriai yra svarbi optoelektronikos pramonės dalis, o jų taikymas apima pramonę, telekomunikacijas, mokslą, vartotoją, karinę pramonę ir aviaciją. Tobulėjant ir tobulėjant technologijoms, krašto spinduliavimo puslaidininkinių lazerių galia, patikimumas ir energijos konversijos efektyvumas labai pagerėjo, o jų taikymo perspektyvos vis platesnės.
Toliau padėsiu jums dar labiau įvertinti unikalų šoninio spinduliavimo žavesį.puslaidininkiniai lazeriai.

1 pav. (kairėje) šoninio spinduliavimo puslaidininkinio lazerio ir (dešinėje) vertikalios rezonatoriaus paviršinio spinduliavimo lazerio struktūros diagrama

2. Briauninio emisijos puslaidininkio veikimo principaslazeris
Kraštinio spinduliavimo puslaidininkinio lazerio struktūrą galima suskirstyti į tris dalis: puslaidininkinę aktyviąją sritį, kaupinimo šaltinį ir optinį rezonatorių. Skirtingai nuo vertikalių rezonatorių paviršinio spinduliavimo lazerių rezonatorių (kuriuos sudaro viršutinis ir apatinis Brego veidrodžiai), kraštinio spinduliavimo puslaidininkinių lazerinių įrenginių rezonatoriai daugiausia sudaryti iš optinių plėvelių iš abiejų pusių. Tipinė EEL įrenginio struktūra ir rezonatoriaus struktūra parodyta 2 paveiksle. Kraštinio spinduliavimo puslaidininkiniame lazeriniame įrenginyje esantis fotonas yra sustiprinamas rezonatoriuje pasirenkant režimą, o lazeris formuojamas lygiagrečiai substrato paviršiui. Kraštinio spinduliavimo puslaidininkiniai lazeriniai įrenginiai turi platų veikimo bangos ilgių diapazoną ir tinka daugeliui praktinių pritaikymų, todėl jie tampa vienu iš idealių lazerio šaltinių.

Kraštinio spinduliavimo puslaidininkinių lazerių veikimo vertinimo indeksai taip pat atitinka kitų puslaidininkinių lazerių rodiklius, įskaitant: (1) lazerio bangos ilgį; (2) slenkstinę srovę Ith, t. y. srovę, kuriai esant lazerinis diodas pradeda generuoti lazerio virpesius; (3) darbinę srovę Iop, t. y. pavaros srovę, kai lazerinis diodas pasiekia vardinę išėjimo galią; šis parametras taikomas lazerio pavaros grandinės projektavimui ir moduliavimui; (4) nuolydžio efektyvumą; (5) vertikalios divergencijos kampą θ⊥; (6) horizontalios divergencijos kampą θ∥; (7) srovės Im, t. y. puslaidininkinio lazerio mikroschemos srovės dydžio, esant vardinei išėjimo galiai, stebėjimą.

3. GaAs ir GaN pagrindu veikiančių kraštutinių spinduliuojančių puslaidininkinių lazerių tyrimų eiga
Puslaidininkinis lazeris, pagrįstas GaAs puslaidininkine medžiaga, yra viena iš labiausiai išsivysčiusių puslaidininkinių lazerių technologijų. Šiuo metu komerciniais tikslais plačiai naudojami GAAS pagrįsti artimojo infraraudonojo spektro (760–1060 nm) kraštinį spinduliavimą atliekantys puslaidininkiniai lazeriai. GaN, kaip trečiosios kartos puslaidininkinė medžiaga po Si ir GaAs, dėl puikių fizikinių ir cheminių savybių sulaukė didelio mokslinių tyrimų ir pramonės susidomėjimo. Sukūrus GAN pagrįstus optoelektroninius prietaisus ir tyrėjų pastangomis, buvo industrializuoti GAN pagrįsti šviesos diodai ir kraštinį spinduliavimą atliekantys lazeriai.