Wahl der idealen Laserquelle: Kantenemissions-Halbleiterlaser Teil Eins

Wahl des IdealsLaserquelle: Kantenemissions-Halbleiterlaser
1. Einführung
HalbleiterlaserChips werden entsprechend den verschiedenen Herstellungsprozessen von Resonatoren in kantenemittierende Laserchips (EEL) und oberflächenemittierende Laserchips mit vertikalem Hohlraum (VCSEL) unterteilt. Ihre spezifischen strukturellen Unterschiede sind in Abbildung 1 dargestellt. Im Vergleich zu oberflächenemittierenden Lasern mit vertikalem Hohlraum und Kanten Die Entwicklung der emittierenden Halbleiterlasertechnologie ist ausgereifter und verfügt über einen breiten WellenlängenbereichelektrooptischUmwandlungseffizienz, große Leistung und andere Vorteile, sehr gut geeignet für Laserbearbeitung, optische Kommunikation und andere Bereiche. Derzeit sind kantenemittierende Halbleiterlaser ein wichtiger Bestandteil der optoelektronischen Industrie und ihre Anwendungen umfassen Industrie, Telekommunikation, Wissenschaft, Verbraucher, Militär und Luft- und Raumfahrt. Mit der Entwicklung und dem Fortschritt der Technologie wurden Leistung, Zuverlässigkeit und Energieumwandlungseffizienz von kantenemittierenden Halbleiterlasern erheblich verbessert und ihre Anwendungsaussichten werden immer umfangreicher.
Als nächstes werde ich Sie dazu bringen, den einzigartigen Charme der seitlichen Emission besser zu schätzenHalbleiterlaser.

Abbildung 1 (links) seitlich emittierender Halbleiterlaser und (rechts) Strukturdiagramm eines oberflächenemittierenden Lasers mit vertikalem Hohlraum

2. Funktionsprinzip des KantenemissionshalbleitersLaser
Die Struktur eines kantenemittierenden Halbleiterlasers kann in die folgenden drei Teile unterteilt werden: aktiver Halbleiterbereich, Pumpquelle und optischer Resonator. Anders als die Resonatoren von oberflächenemittierenden Lasern mit vertikalem Hohlraum (die aus oberen und unteren Bragg-Spiegeln bestehen) bestehen die Resonatoren in kantenemittierenden Halbleiterlasergeräten hauptsächlich aus optischen Filmen auf beiden Seiten. Die typische EEL-Gerätestruktur und Resonatorstruktur sind in Abbildung 2 dargestellt. Das Photon im Kantenemissions-Halbleiterlasergerät wird durch Modenauswahl im Resonator verstärkt und der Laser wird in der Richtung parallel zur Substratoberfläche geformt. Kantenemittierende Halbleiterlaser verfügen über ein breites Spektrum an Betriebswellenlängen und eignen sich für viele praktische Anwendungen, sodass sie zu einer der idealen Laserquellen werden.

Die Leistungsbewertungsindizes von kantenemittierenden Halbleiterlasern stimmen auch mit denen anderer Halbleiterlaser überein, einschließlich: (1) Laserlaserwellenlänge; (2) Schwellenstrom Ith, d. h. der Strom, bei dem die Laserdiode beginnt, eine Laserschwingung zu erzeugen; (3) Arbeitsstrom Iop, d. h. der Antriebsstrom, wenn die Laserdiode die Nennausgangsleistung erreicht; dieser Parameter wird auf den Entwurf und die Modulation der Laserantriebsschaltung angewendet; (4) Steigungseffizienz; (5) Vertikaler Divergenzwinkel θ⊥; (6) Horizontaler Divergenzwinkel θ∥; (7) Überwachen Sie den Strom Im, d. h. die aktuelle Größe des Halbleiterlaserchips bei Nennausgangsleistung.

3. Forschungsfortschritt von kantenemittierenden Halbleiterlasern auf GaAs- und GaN-Basis
Der auf GaAs-Halbleitermaterial basierende Halbleiterlaser ist eine der ausgereiftesten Halbleiterlasertechnologien. Derzeit werden kantenemittierende Halbleiterlaser im Nahinfrarotband (760–1060 nm) auf GAAS-Basis kommerziell häufig eingesetzt. Als Halbleitermaterial der dritten Generation nach Si und GaAs ist GaN aufgrund seiner hervorragenden physikalischen und chemischen Eigenschaften in der wissenschaftlichen Forschung und Industrie weit verbreitet. Mit der Entwicklung GAN-basierter optoelektronischer Geräte und den Bemühungen von Forschern wurden GAN-basierte Leuchtdioden und kantenemittierende Laser industrialisiert.