Balita sa Industriya

Ang optical performance ng green lasers ay lubos na napabuti

2022-03-30
Ang laser ay itinuturing na isa sa mga pinakadakilang imbensyon ng sangkatauhan sa ikadalawampu siglo, at ang hitsura nito ay malakas na nagsulong ng pag-unlad ng pagtuklas, komunikasyon, pagproseso, pagpapakita at iba pang larangan. Ang mga semiconductor laser ay isang klase ng mga laser na mas maagang nag-mature at mas mabilis na umuunlad. Mayroon silang mga katangian ng maliit na sukat, mataas na kahusayan, mababang gastos, at mahabang buhay, kaya malawakang ginagamit ang mga ito. Sa mga unang taon, ang mga infrared laser na batay sa mga sistema ng GaAsInP ay naglatag ng pundasyon ng rebolusyon ng impormasyon. . Ang Gallium nitride laser (LD) ay isang bagong uri ng optoelectronic device na binuo nitong mga nakaraang taon. Ang laser batay sa GaN material system ay maaaring palawakin ang gumaganang wavelength mula sa orihinal na infrared hanggang sa buong nakikitang spectrum at ultraviolet spectrum. Ang pagpoproseso, pambansang depensa, quantum communication at iba pang larangan ay nagpakita ng mahusay na mga prospect ng aplikasyon.
Ang prinsipyo ng laser generation ay ang liwanag sa optical gain material ay pinalakas ng oscillation sa optical cavity upang bumuo ng liwanag na may lubos na pare-parehong phase, frequency at propagation direction. Para sa edge-emitting ridge-type semiconductor lasers, ang optical cavity ay maaaring magkulong ng liwanag sa lahat ng tatlong spatial na sukat. Ang pagkakulong sa direksyon ng laser output ay pangunahing nakakamit sa pamamagitan ng pag-cleaving at pag-coat sa resonant na lukab. Sa pahalang na direksyon Ang optical confinement sa vertical na direksyon ay pangunahing natanto sa pamamagitan ng paggamit ng katumbas na pagkakaiba ng refractive index na nabuo ng hugis ng tagaytay, habang ang optical confinement sa vertical na direksyon ay natanto ng pagkakaiba ng refractive index sa pagitan ng iba't ibang mga materyales. Halimbawa, ang gain region ng 808 nm infrared laser ay isang GaAs quantum well, at ang optical confinement layer ay AlGaAs na may mababang refractive index. Dahil ang mga lattice constants ng GaAs at AlGaAs na mga materyales ay halos pareho, ang istrakturang ito ay hindi nakakamit ng optical confinement nang sabay. Maaaring lumitaw ang mga isyu sa kalidad ng materyal dahil sa hindi pagkakatugma ng sala-sala.
Sa mga laser na nakabase sa GaN, ang AlGaN na may mababang refractive index ay karaniwang ginagamit bilang optical confinement layer, at (In)GaN na may mataas na refractive index ay ginagamit bilang waveguide layer. Gayunpaman, habang tumataas ang emission wavelength, ang pagkakaiba ng refractive index sa pagitan ng optical confinement layer at waveguide layer ay patuloy na bumababa, upang ang confinement effect ng optical confinement layer sa light field ay patuloy na bumababa. Lalo na sa mga berdeng laser, ang mga istrukturang ito ay hindi nakakulong sa light field, upang ang liwanag ay tumagas sa pinagbabatayan na layer ng substrate. Dahil sa pagkakaroon ng karagdagang istraktura ng waveguide ng air/substrate/optical confinement layer, ang ilaw na tumagas sa substrate ay maaaring maging Isang stable mode (substrate mode) ay nabuo. Ang pagkakaroon ng substrate mode ay magiging sanhi ng optical field distribution sa vertical na direksyon na hindi na isang Gaussian distribution, ngunit isang "calyx lobe", at ang pagkasira ng kalidad ng beam ay walang alinlangan na makakaapekto sa paggamit ng device.

Kamakailan lamang, batay sa mga resulta ng nakaraang optical simulation research (DOI: 10.1364/OE.389880), ang research group ni Liu Jianping mula sa Suzhou Institute of Nanotechnology, Chinese Academy of Sciences ay iminungkahi na gumamit ng AlInGaN quaternary material na ang lattice constant at refractive index ay maaaring iakma kasabay ng optical confinement layer. Ang paglitaw ng substrate mold, ang mga kaugnay na resulta ay nai-publish sa Fundamental Research journal, na itinuro at itinataguyod ng National Natural Science Foundation ng China. Sa pananaliksik, unang in-optimize ng mga eksperimento ang mga parameter ng proseso ng paglago ng epitaxial upang mapalago ng heteroepitaxially ang mataas na kalidad na mga manipis na layer ng AlInGaN na may step flow morphology sa template ng GaN/Sapphire. Kasunod nito, ang homoepitaxial time-lapse ng AlInGaN na makapal na layer sa GaN self-supporting substrate ay nagpapakita na ang ibabaw ay lilitaw na disordered ridge morphology, na hahantong sa pagtaas ng pagkamagaspang sa ibabaw, kaya nakakaapekto sa epitaxial growth ng iba pang mga istruktura ng laser. Sa pamamagitan ng pagsusuri sa ugnayan sa pagitan ng stress at morphology ng epitaxial growth, iminungkahi ng mga mananaliksik na ang compressive stress na naipon sa makapal na layer ng AlInGaN ay ang pangunahing dahilan para sa naturang morpolohiya, at nakumpirma ang haka-haka sa pamamagitan ng paglaki ng mga makapal na layer ng AlInGaN sa iba't ibang estado ng stress. Sa wakas, sa pamamagitan ng paglalapat ng na-optimize na AlInGaN na makapal na layer sa optical confinement layer ng green laser, ang paglitaw ng substrate mode ay matagumpay na napigilan (Fig. 1).


Figure 1. Green laser na walang leakage mode, (α) malayong field distribution ng light field sa vertical na direksyon, (b) spot diagram.

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