Новини промисловості

Оптичні характеристики зелених лазерів значно покращені

2022-03-30
Лазер вважається одним із найбільших винаходів людства у двадцятому столітті, і його поява значно сприяла прогресу виявлення, зв’язку, обробки, відображення та інших галузей. Напівпровідникові лазери — це клас лазерів, які розвиваються раніше і прогресують швидше. Вони мають такі характеристики, як малий розмір, висока ефективність, низька вартість і тривалий термін служби, тому вони широко використовуються. У перші роки інфрачервоні лазери на основі систем GaAsInP заклали наріжний камінь інформаційної революції. . Лазер на нітриді галію (LD) — новий тип оптоелектронного пристрою, розроблений останніми роками. Лазер на основі системи матеріалів GaN може розширити робочу довжину хвилі від початкового інфрачервоного до всього видимого спектру та ультрафіолетового спектру. Обробка, національна оборона, квантовий зв'язок та інші сфери показали великі перспективи застосування.
Принцип генерації лазера полягає в тому, що світло в матеріалі оптичного підсилення посилюється коливаннями в оптичній порожнині з утворенням світла з дуже узгодженою фазою, частотою та напрямком поширення. Для напівпровідникових лазерів гребневого типу з крайовим випромінюванням оптичний резонатор може обмежувати світло в усіх трьох просторових вимірах. Обмеження вздовж напрямку виходу лазера в основному досягається шляхом розколювання та покриття резонансної порожнини. У горизонтальному напрямку. Оптичне обмеження у вертикальному напрямку в основному реалізується за допомогою еквівалентної різниці показників заломлення, утвореної формою хребта, тоді як оптичне обмеження у вертикальному напрямку реалізується за допомогою різниці показників заломлення між різними матеріалами. Наприклад, область підсилення інфрачервоного лазера з довжиною хвилі 808 нм є квантовою ямою GaAs, а шар оптичного обмеження – AlGaAs з низьким показником заломлення. Оскільки постійні ґратки матеріалів GaAs і AlGaAs майже однакові, ця структура не досягає оптичного обмеження одночасно. Можуть виникнути проблеми з якістю матеріалу через невідповідність ґрат.
У лазерах на основі GaN AlGaN з низьким показником заломлення зазвичай використовується як шар оптичного обмеження, а (In)GaN з високим показником заломлення використовується як шар хвилеводу. Однак із збільшенням довжини хвилі випромінювання різниця показників заломлення між шаром оптичного обмеження та шаром хвилеводу безперервно зменшується, так що ефект обмеження шару оптичного обмеження на світлове поле безперервно зменшується. Особливо в зелених лазерах такі структури не змогли обмежити світлове поле, щоб світло просочувалося в нижній шар підкладки. Завдяки наявності додаткової хвилеводної структури шару повітря/підкладки/оптичного обмеження світло, що просочується в підкладку, може формуватися в стабільному режимі (мода підкладки). Існування режиму підкладки призведе до того, що розподіл оптичного поля у вертикальному напрямку буде вже не розподілом Гаусса, а «часткою чашечки», і погіршення якості променя, безсумнівно, вплине на використання пристрою.

Нещодавно на основі результатів попередніх досліджень оптичного моделювання (DOI: 10.1364/OE.389880) дослідницька група Лю Цзяньпіна з Інституту нанотехнологій Сучжоу Академії наук Китаю запропонувала використовувати четвертинний матеріал AlInGaN, постійна гратки та показник заломлення якого можуть регулювати одночасно з шаром оптичного обмеження. Поява субстратної цвілі та відповідні результати були опубліковані в журналі Fundamental Research, яким керує та фінансує Національний фонд природничих наук Китаю. Під час дослідження експериментатори спочатку оптимізували параметри процесу епітаксійного росту для гетероепітаксіального вирощування високоякісних тонких шарів AlInGaN із ступінчастою морфологією потоку на шаблоні GaN/Sapphire. Згодом гомоепітаксіальний проміжок часу товстого шару AlInGaN на самонесучій підкладці GaN показує, що поверхня матиме невпорядковану морфологію гребня, що призведе до збільшення шорсткості поверхні, таким чином впливаючи на епітаксійне зростання інших лазерних структур. Аналізуючи зв’язок між напругою та морфологією епітаксійного росту, дослідники припустили, що напруга стиснення, накопичена в товстому шарі AlInGaN, є основною причиною такої морфології, і підтвердили припущення, вирощуючи товсті шари AlInGaN у різних станах напруги. Нарешті, шляхом застосування оптимізованого товстого шару AlInGaN у шарі оптичного обмеження зеленого лазера вдалося успішно придушити появу моди підкладки (рис. 1).


Рисунок 1. Зелений лазер без режиму витоку, (α) розподіл світлового поля у вертикальному напрямку в дальній зоні, (b) плямова діаграма.

X
We use cookies to offer you a better browsing experience, analyze site traffic and personalize content. By using this site, you agree to our use of cookies. Privacy Policy
Reject Accept