Auswahl der idealen Laserquelle: Kantenemissions-Halbleiterlaser Teil Eins

Wahl des IdealsLaserquelle: Kantenemissions-Halbleiterlaser
1. Einleitung
HalbleiterlaserChips werden in Kantenemittierende Laserchips (EEL) und Vertikal-Oberflächenemittierende Laserchips (VCSEL) entsprechend den unterschiedlichen Herstellungsprozessen der Resonatoren unterteilt, und ihre spezifischen strukturellen Unterschiede sind in Abbildung 1 dargestellt. Im Vergleich zu Vertikal-Oberflächenemittierenden Lasern ist die Technologieentwicklung der Kantenemittierenden Halbleiterlaser ausgereifter, mit einem breiten Wellenlängenbereich, hoherelektrooptischDank ihrer hohen Umwandlungseffizienz, hohen Leistung und weiterer Vorteile eignen sie sich hervorragend für die Laserbearbeitung, die optische Kommunikation und andere Bereiche. Kantenemittierende Halbleiterlaser sind heute ein wichtiger Bestandteil der Optoelektronik und finden Anwendung in Industrie, Telekommunikation, Wissenschaft, Verbraucherelektronik, Militär und Luft- und Raumfahrt. Mit der Weiterentwicklung der Technologie haben sich Leistung, Zuverlässigkeit und Energieumwandlungseffizienz von kantenemittierenden Halbleiterlasern deutlich verbessert, und ihre Anwendungsmöglichkeiten erweitern sich stetig.
Als nächstes werde ich Sie dazu bringen, den einzigartigen Charme der seitlich emittierendenHalbleiterlaser.

Abbildung 1 (links) seitlich emittierender Halbleiterlaser und (rechts) Strukturdiagramm eines oberflächenemittierenden Lasers mit vertikaler Kavität

2. Funktionsprinzip des KantenemissionshalbleitersLaser
Der Aufbau eines kantenemittierenden Halbleiterlasers lässt sich in die folgenden drei Bestandteile unterteilen: aktiven Halbleiterbereich, Pumpquelle und optischen Resonator. Im Gegensatz zu den Resonatoren von oberflächenemittierenden Lasern mit vertikalem Resonator (die aus Bragg-Spiegeln oben und unten bestehen) bestehen die Resonatoren kantenemittierender Halbleiterlaser hauptsächlich aus optischen Schichten auf beiden Seiten. Der typische Aufbau eines EEL-Geräts und der Resonator sind in Abbildung 2 dargestellt. Das Photon im kantenemittierenden Halbleiterlaser wird durch Modenauswahl im Resonator verstärkt, und der Laserstrahl wird parallel zur Substratoberfläche geformt. Kantenemittierende Halbleiterlaser verfügen über ein breites Spektrum an Betriebswellenlängen und eignen sich für viele praktische Anwendungen, wodurch sie zu einer idealen Laserquelle werden.

Die Leistungsbewertungsindizes von Kantenemittierenden Halbleiterlasern stimmen auch mit denen anderer Halbleiterlaser überein, darunter: (1) Laserwellenlänge; (2) Schwellenstrom Ith, d. h. der Strom, bei dem die Laserdiode beginnt, Laserschwingungen zu erzeugen; (3) Arbeitsstrom Iop, d. h. der Antriebsstrom, wenn die Laserdiode die Nennausgangsleistung erreicht; dieser Parameter wird auf das Design und die Modulation der Laserantriebsschaltung angewendet; (4) Neigungseffizienz; (5) Vertikaler Divergenzwinkel θ⊥; (6) Horizontaler Divergenzwinkel θ∥; (7) Überwachen Sie den Strom Im, d. h. die Stromgröße des Halbleiterlaserchips bei der Nennausgangsleistung.

3. Forschungsfortschritt bei kantenemittierenden Halbleiterlasern auf GaAs- und GaN-Basis
Der auf GaAs-Halbleitermaterial basierende Halbleiterlaser zählt zu den ausgereiftesten Halbleiterlasertechnologien. GAAS-basierte, kantenemittierende Halbleiterlaser im Nahinfrarotbereich (760–1060 nm) sind derzeit weit verbreitet. Als Halbleitermaterial der dritten Generation nach Si und GaAs findet GaN aufgrund seiner hervorragenden physikalischen und chemischen Eigenschaften breite Beachtung in Forschung und Industrie. Mit der Entwicklung GAN-basierter optoelektronischer Bauelemente und den Bemühungen der Forscher wurden GAN-basierte Leuchtdioden und kantenemittierende Laser industriell eingesetzt.