Știri din industrie

Performanța optică a laserelor verzi este mult îmbunătățită

2022-03-30
Laserul este considerat a fi una dintre cele mai mari invenții ale omenirii în secolul XX, iar apariția lui a promovat puternic progresul detectării, comunicării, procesării, afișajului și a altor domenii. Laserele cu semiconductori sunt o clasă de lasere care se maturizează mai devreme și progresează mai repede. Au caracteristicile dimensiunilor mici, eficienței ridicate, costurilor reduse și duratei lungi de viață, astfel încât sunt utilizate pe scară largă. În primii ani, laserele cu infraroșu bazate pe sisteme GaAsInP au pus piatra de temelie a revoluției informaționale. . Laserul cu nitrură de galiu (LD) este un nou tip de dispozitiv optoelectronic dezvoltat în ultimii ani. Laserul bazat pe sistemul de materiale GaN poate extinde lungimea de undă de lucru de la infraroșul original la întregul spectru vizibil și spectrul ultraviolet. Procesarea, apărarea națională, comunicarea cuantică și alte domenii au arătat perspective mari de aplicare.
Principiul generării laserului este că lumina din materialul de câștig optic este amplificată prin oscilație în cavitatea optică pentru a forma lumină cu fază, frecvență și direcție de propagare foarte consistente. Pentru laserele semiconductoare de tip creastă care emit muchii, cavitatea optică poate limita lumina în toate cele trei dimensiuni spațiale. Limitarea de-a lungul direcției de ieșire a laserului este realizată în principal prin scindarea și acoperirea cavității rezonante. În direcția orizontală Limitarea optică în direcția verticală se realizează în principal prin utilizarea diferenței echivalente a indicelui de refracție formată de forma crestei, în timp ce limitarea optică în direcția verticală se realizează prin diferența de indice de refracție dintre diferite materiale. De exemplu, regiunea de câștig a laserului în infraroșu de 808 nm este un puț cuantic GaAs, iar stratul de confinare optic este AlGaAs cu un indice de refracție scăzut. Deoarece constantele rețelei ale materialelor GaAs și AlGaAs sunt aproape aceleași, această structură nu realizează confinarea optică în același timp. Pot apărea probleme de calitate a materialului din cauza nepotrivirii rețelei.
În laserele bazate pe GaN, AlGaN cu indice de refracție scăzut este de obicei folosit ca strat de confinare optic, iar (In)GaN cu indice de refracție ridicat este utilizat ca strat de ghid de undă. Cu toate acestea, pe măsură ce lungimea de undă de emisie crește, diferența de indice de refracție dintre stratul de confinare optic și stratul de ghid de undă scade continuu, astfel încât efectul de limitare al stratului de confinare optic asupra câmpului luminos scade continuu. În special în laserele verzi, astfel de structuri nu au reușit să limiteze câmpul luminos, astfel încât lumina se va scurge în stratul de substrat subiacent. Datorită existenței structurii suplimentare de ghid de undă a stratului de izolare aer/substrat/optic, lumina scursă în substrat poate fi Se formează un mod stabil (modul substrat). Existența modului substrat va face ca distribuția câmpului optic pe direcția verticală să nu mai fie o distribuție gaussiană, ci un „lob calicial”, iar degradarea calității fasciculului va afecta, fără îndoială, utilizarea dispozitivului.

Recent, pe baza rezultatelor cercetărilor anterioare de simulare optică (DOI: 10.1364/OE.389880), grupul de cercetare al lui Liu Jianping de la Institutul de Nanotehnologie Suzhou, Academia Chineză de Științe a propus să utilizeze material cuaternar AlInGaN a cărui constantă a rețelei și indice de refracție poate să fie ajustat în același timp cu stratul de confinare optică. Apariția mucegaiului substrat, rezultatele aferente au fost publicate în revista Fundamental Research, care este regizat și sponsorizat de Fundația Națională de Științe Naturale din China. În cadrul cercetării, experimentatorii au optimizat mai întâi parametrii procesului de creștere epitaxială pentru a crește heteroepitaxial straturi subțiri de AlInGaN de înaltă calitate cu morfologie a fluxului în trepte pe șablonul GaN/Sapphire. Ulterior, time-lapse-ul homoepitaxial al stratului gros de AlInGaN pe substratul autoportant GaN arată că suprafața va avea o morfologie dezordonată a crestei, ceea ce va duce la creșterea rugozității suprafeței, afectând astfel creșterea epitaxială a altor structuri laser. Analizând relația dintre stres și morfologia creșterii epitaxiale, cercetătorii au propus că stresul de compresiune acumulat în stratul gros de AlInGaN este principalul motiv pentru o astfel de morfologie și au confirmat presupunerea prin creșterea straturilor groase de AlInGaN în diferite stări de stres. În cele din urmă, prin aplicarea stratului gros optimizat de AlInGaN în stratul de confinare optic al laserului verde, apariția modului substrat a fost suprimată cu succes (Fig. 1).


Figura 1. Laser verde fără mod de scurgere, (α) distribuția în câmp îndepărtat a câmpului luminos în direcție verticală, (b) diagramă spot.

X
We use cookies to offer you a better browsing experience, analyze site traffic and personalize content. By using this site, you agree to our use of cookies. Privacy Policy
Reject Accept