Einführung in den kantenemittierenden Laser (EEL)

Einführung in den kantenemittierenden Laser (EEL)
Um eine Hochleistungs-Halbleiterlaserleistung zu erzielen, verwendet die aktuelle Technologie eine Kantenemissionsstruktur. Der Resonator des kantenemittierenden Halbleiterlasers besteht aus der natürlichen Dissoziationsoberfläche des Halbleiterkristalls, und der Ausgangsstrahl wird vom vorderen Ende des Lasers emittiert. Der kantenemittierende Halbleiterlaser kann eine hohe Ausgangsleistung erzielen, ist aber nicht leistungsfähig Der Ausgangsfleck ist elliptisch, die Strahlqualität ist schlecht und die Strahlform muss mit einem Strahlformungssystem geändert werden.
Das folgende Diagramm zeigt den Aufbau des kantenemittierenden Halbleiterlasers. Der optische Hohlraum des EEL verläuft parallel zur Oberfläche des Halbleiterchips und emittiert Laser am Rand des Halbleiterchips, wodurch die Laserleistung mit hoher Leistung, hoher Geschwindigkeit und geringem Rauschen realisiert werden kann. Der von EEL ausgegebene Laserstrahl weist jedoch im Allgemeinen einen asymmetrischen Strahlquerschnitt und eine große Winkeldivergenz auf, und die Kopplungseffizienz mit Fasern oder anderen optischen Komponenten ist gering.

Der Anstieg der EEL-Ausgangsleistung wird durch die Ansammlung von Abwärme im aktiven Bereich und optische Schäden an der Halbleiteroberfläche begrenzt. Durch Vergrößerung der Wellenleiterfläche zur Reduzierung der Abwärmeansammlung im aktiven Bereich zur Verbesserung der Wärmeableitung und Vergrößerung der Lichtausgangsfläche zur Reduzierung der optischen Leistungsdichte des Strahls zur Vermeidung optischer Schäden kann die Ausgangsleistung auf bis zu mehrere hundert Milliwatt gesteigert werden in der Single-Transversal-Mode-Wellenleiterstruktur erreicht werden.
Für den 100-mm-Wellenleiter kann ein einzelner kantenemittierender Laser eine Ausgangsleistung von mehreren zehn Watt erreichen, aber zu diesem Zeitpunkt ist der Wellenleiter auf der Ebene des Chips stark multimodal und das Seitenverhältnis des Ausgangsstrahls erreicht ebenfalls 100:1. erfordert ein komplexes Strahlformungssystem.
Unter der Voraussetzung, dass es keinen neuen Durchbruch in der Materialtechnologie und der Epitaxiewachstumstechnologie gibt, besteht die wichtigste Möglichkeit zur Verbesserung der Ausgangsleistung eines einzelnen Halbleiterlaserchips darin, die Streifenbreite des leuchtenden Bereichs des Chips zu erhöhen. Eine zu große Erhöhung der Streifenbreite führt jedoch leicht zu transversalen Modenschwingungen höherer Ordnung und fadenähnlichen Schwingungen, wodurch die Gleichmäßigkeit der Lichtabgabe erheblich verringert wird und die Ausgangsleistung nicht proportional mit der Streifenbreite, also der Ausgangsleistung, zunimmt Ein einzelner Chip ist äußerst begrenzt. Um die Ausgangsleistung erheblich zu verbessern, wird die Array-Technologie entwickelt. Die Technologie integriert mehrere Lasereinheiten auf demselben Substrat, sodass jede lichtemittierende Einheit als eindimensionales Array in Richtung der langsamen Achse aufgereiht ist, sofern die optische Isolationstechnologie verwendet wird, um jede lichtemittierende Einheit im Array zu trennen Damit sie sich nicht gegenseitig stören und einen Laser mit mehreren Aperturen bilden, kann die Ausgangsleistung des gesamten Chips erhöht werden, indem die Anzahl der integrierten Lichtemissionseinheiten erhöht wird. Bei diesem Halbleiterlaserchip handelt es sich um einen Halbleiterlaser-Array-Chip (LDA), der auch als Halbleiterlaserbarren bezeichnet wird.