Hulumtimi më i fundit mbi lazerët gjysmëpërçues me dy ngjyra

Hulumtimi më i fundit mbi lazerët gjysmëpërçues me dy ngjyra

Lazerët me disk gjysmëpërçues (lazerë SDL), të njohur edhe si lazerë vertikalë me sipërfaqe të jashtme me zgavër (VECSEL), kanë tërhequr shumë vëmendje vitet e fundit. Ata kombinojnë avantazhet e fitimit gjysmëpërçues dhe rezonatorëve në gjendje të ngurtë. Jo vetëm që lehtëson në mënyrë efektive kufizimin e zonës së emetimit të mbështetjes me një modalitet për lazerët gjysmëpërçues konvencionalë, por gjithashtu paraqet një dizajn fleksibël të boshllëkut të brezit gjysmëpërçues dhe karakteristika të larta të fitimit të materialit. Mund të shihet në një gamë të gjerë skenarësh aplikimi, siç janë zhurma e ulët.lazer me gjerësi të ngushtë të vijësprodhimi, gjenerimi i pulseve ultra të shkurtra me përsëritje të lartë, gjenerimi i harmonikëve të rendit të lartë dhe teknologjia e yjeve udhëzuese të natriumit, etj. Me përparimin e teknologjisë, janë paraqitur kërkesa më të larta për fleksibilitetin e gjatësisë së valës. Për shembull, burimet koherente të dritës me gjatësi vale të dyfishtë kanë demonstruar vlerë jashtëzakonisht të lartë aplikimi në fusha të reja si lidari anti-ndërhyrje, interferometria holografike, komunikimi i multipleksimit të ndarjes së gjatësisë së valës, gjenerimi i infra të kuqes së mesme ose teraherc, dhe krehrat e frekuencave optike me shumë ngjyra. Mënyra se si të arrihet emetimi me dy ngjyra me shkëlqim të lartë në lazerët me disk gjysmëpërçues dhe të shtypet në mënyrë efektive konkurrenca e fitimit midis gjatësive të valëve të shumëfishta ka qenë gjithmonë një vështirësi kërkimore në këtë fushë.

Kohët e fundit, një me dy ngjyralazer gjysmëpërçuesEkipi në Kinë ka propozuar një dizajn inovativ çipi për t'iu përgjigjur kësaj sfide. Përmes një kërkimi të thelluar numerik, ata zbuluan se rregullimi i saktë i filtrimit të fitimit të pusit kuantik që lidhet me temperaturën dhe efekteve të filtrimit të mikrozgavrave gjysmëpërçuese pritet të arrijë kontroll fleksibël të fitimit me dy ngjyra. Bazuar në këtë, ekipi projektoi me sukses një çip fitimi me shkëlqim të lartë 960/1000 nm. Ky lazer funksionon në modalitetin themelor pranë limitit të difraksionit, me një shkëlqim dalës deri në afërsisht 310 MW/cm²sr.

Shtresa e fitimit të diskut gjysmëpërçues është vetëm disa mikrometra e trashë, dhe një mikrozgavër Fabry-Perot formohet midis ndërfaqes gjysmëpërçues-ajër dhe reflektorit Bragg të shpërndarë në fund. Trajtimi i mikrozgavrës gjysmëpërçuese si filtri spektral i integruar i çipit do të modulojë fitimin e pusit kuantik. Ndërkohë, efekti i filtrimit të mikrozgavrës dhe fitimi i gjysmëpërçuesit kanë shkallë të ndryshme të zhvendosjes së temperaturës. I kombinuar me kontrollin e temperaturës, mund të arrihet ndërrimi dhe rregullimi i gjatësive të valëve të daljes. Bazuar në këto karakteristika, ekipi llogariti dhe vendosi kulmin e fitimit të pusit kuantik në 950 nm në temperaturë 300 K, me shkallën e zhvendosjes së temperaturës së gjatësisë së valës së fitimit që është afërsisht 0.37 nm/K. Më pas, ekipi projektoi faktorin e kufizimit gjatësor të çipit duke përdorur metodën e matricës së transmetimit, me gjatësi vale maksimale prej afërsisht 960 nm dhe 1000 nm respektivisht. Simulimet zbuluan se shkalla e zhvendosjes së temperaturës ishte vetëm 0.08 nm/K. Duke përdorur teknologjinë e depozitimit të avullit të kimikateve metalo-organike për rritjen epitaksiale dhe duke optimizuar vazhdimisht procesin e rritjes, u prodhuan me sukses çipa fitimi me cilësi të lartë. Rezultatet e matjes së fotolumineshencës janë plotësisht në përputhje me rezultatet e simulimit. Për të lehtësuar ngarkesën termike dhe për të arritur transmetim të fuqisë së lartë, procesi i paketimit të çipave gjysmëpërçues-diamant është zhvilluar më tej.

Pas përfundimit të paketimit të çipit, ekipi kreu një vlerësim gjithëpërfshirës të performancës së lazerit të tij. Në modalitetin e funksionimit të vazhdueshëm, duke kontrolluar fuqinë e pompës ose temperaturën e radiatorit, gjatësia e valës së emetimit mund të rregullohet në mënyrë fleksibile midis 960 nm dhe 1000 nm. Kur fuqia e pompës është brenda një diapazoni specifik, lazeri mund të arrijë gjithashtu funksionim me dy gjatësi vale, me një interval gjatësie vale deri në 39.4 nm. Në këtë kohë, fuqia maksimale e valës së vazhdueshme arrin 3.8 W. Ndërkohë, lazeri vepron në modalitetin themelor pranë limitit të difraksionit, me një faktor cilësie rrezesh M² prej vetëm 1.1 dhe një shkëlqim deri në afërsisht 310 MW/cm²sr. Ekipi gjithashtu kreu kërkime mbi performancën e valës kuazi-të vazhdueshme tëlazerSinjali i frekuencës së shumës u vëzhgua me sukses duke futur kristalin optik jolinear LiB₃O₅ në zgavrën rezonante, duke konfirmuar sinkronizimin e gjatësive të valëve të dyfishta.

Përmes këtij dizajni të zgjuar të çipit, është arritur kombinimi organik i filtrimit të fitimit të pusit kuantik dhe filtrimit të mikrozgavrave, duke hedhur një themel projektimi për realizimin e burimeve lazer me dy ngjyra. Për sa i përket treguesve të performancës, ky lazer me dy ngjyra me një çip të vetëm arrin shkëlqim të lartë, fleksibilitet të lartë dhe dalje të saktë të rrezes koaksiale. Shkëlqimi i tij është në nivelin kryesor ndërkombëtar në fushën aktuale të lazerëve gjysmëpërçues me dy ngjyra me një çip të vetëm. Për sa i përket zbatimit praktik, ky arritje pritet të rrisë në mënyrë efektive saktësinë e zbulimit dhe aftësinë anti-ndërhyrje të lidarit shumëngjyrësh në mjedise komplekse duke shfrytëzuar karakteristikat e tij të larta të shkëlqimit dhe të dy ngjyrave. Në fushën e krehrave të frekuencave optike, prodhimi i tij i qëndrueshëm me gjatësi vale të dyfishtë mund të ofrojë mbështetje thelbësore për aplikime të tilla si matja e saktë spektrale dhe ndjeshmëria optike me rezolucion të lartë.