Introducere în laserul cu emisie de margini (EEL)

Introducere în laserul cu emisie de margini (EEL)
Pentru a obține o ieșire laser cu semiconductor de mare putere, tehnologia actuală este de a utiliza structura de emisie de margine. Rezonatorul laserului semiconductor cu emisie de margini este compus din suprafața de disociere naturală a cristalului semiconductor, iar fasciculul de ieșire este emis de la capătul frontal al laserului. punctul de ieșire este eliptic, calitatea fasciculului este slabă și forma fasciculului trebuie modificată cu un sistem de modelare a fasciculului.
Următoarea diagramă arată structura laserului semiconductor care emite muchii. Cavitatea optică a EEL este paralelă cu suprafața cipului semiconductor și emite laser la marginea cipului semiconductor, care poate realiza ieșirea laser cu putere mare, viteză mare și zgomot redus. Cu toate acestea, fasciculul laser emis de EEL are, în general, secțiune transversală a fasciculului asimetric și divergență unghiulară mare, iar eficiența de cuplare cu fibre sau alte componente optice este scăzută.

Creșterea puterii de ieșire a EEL este limitată de acumularea de căldură reziduală în regiunea activă și de deteriorarea optică pe suprafața semiconductoarelor. Prin creșterea zonei ghidului de undă pentru a reduce acumularea de căldură reziduală în regiunea activă pentru a îmbunătăți disiparea căldurii, creșterea zonei de ieșire a luminii pentru a reduce densitatea de putere optică a fasciculului pentru a evita deteriorarea optică, puterea de ieșire de până la câteva sute de miliwați poate poate fi realizată în structura ghidului de undă cu un singur mod transversal.
Pentru ghidul de undă de 100 mm, un singur laser care emite margini poate atinge zeci de wați de putere de ieșire, dar în acest moment ghidul de undă este extrem de multi-mod pe planul cipului, iar raportul de aspect al fasciculului de ieșire atinge, de asemenea, 100:1, necesitând un sistem complex de modelare a fasciculului.
Pornind de la premisa că nu există o nouă descoperire în tehnologia materialelor și tehnologia de creștere epitaxială, principala modalitate de a îmbunătăți puterea de ieșire a unui singur cip laser semiconductor este creșterea lățimii benzii din regiunea luminoasă a cipului. Cu toate acestea, creșterea prea mare a lățimii benzii este ușor de produs oscilație transversală în mod de ordin înalt și oscilație filamentală, ceea ce va reduce foarte mult uniformitatea ieșirii luminii, iar puterea de ieșire nu crește proporțional cu lățimea benzii, astfel încât puterea de ieșire a un singur cip este extrem de limitat. Pentru a îmbunătăți considerabil puterea de ieșire, ia ființă tehnologia array. Tehnologia integrează mai multe unități laser pe același substrat, astfel încât fiecare unitate emițătoare de lumină este aliniată ca o matrice unidimensională în direcția axei lente, atâta timp cât tehnologia de izolare optică este utilizată pentru a separa fiecare unitate emițătoare de lumină din matrice. , astfel încât să nu interfereze unul cu celălalt, formând o laser cu mai multe deschideri, puteți crește puterea de ieșire a întregului cip prin creșterea numărului de unități integrate care emit lumină. Acest cip laser cu semiconductor este un cip cu matrice laser semiconductor (LDA), cunoscut și sub numele de bară laser cu semiconductor.