اخبار الصناعة

تم تحسين الأداء البصري لليزر الأخضر بشكل كبير

2022-03-30
يعتبر الليزر من أعظم اختراعات البشرية في القرن العشرين ، وقد شجع مظهره بقوة على تقدم الاكتشاف والتواصل والمعالجة والعرض وغيرها من المجالات. ليزر أشباه الموصلات هو فئة من أنواع الليزر التي تنضج مبكرًا وتتقدم بشكل أسرع. تتميز بخصائص الحجم الصغير والكفاءة العالية والتكلفة المنخفضة والعمر الطويل ، لذلك فهي تستخدم على نطاق واسع. في السنوات الأولى ، وضعت ليزرات الأشعة تحت الحمراء القائمة على أنظمة GaAsInP حجر الزاوية لثورة المعلومات. . ليزر نيتريد الغاليوم (LD) هو نوع جديد من الأجهزة الإلكترونية الضوئية التي تم تطويرها في السنوات الأخيرة. يمكن لليزر القائم على نظام مادة GaN أن يوسع الطول الموجي العامل من الأشعة تحت الحمراء الأصلية إلى الطيف المرئي بأكمله والطيف فوق البنفسجي. أظهرت المعالجة والدفاع الوطني والاتصالات الكمومية وغيرها من المجالات آفاق تطبيق كبيرة.
مبدأ توليد الليزر هو أن الضوء في مادة الكسب البصري يتم تضخيمه عن طريق التذبذب في التجويف البصري لتكوين ضوء ذو اتجاه متسق للغاية في الطور والتردد والانتشار. بالنسبة إلى ليزر أشباه الموصلات الباعث للحافة ، يمكن للتجويف البصري أن يحصر الضوء في جميع الأبعاد المكانية الثلاثة. يتم تحقيق الحصر على طول اتجاه خرج الليزر بشكل أساسي عن طريق شق وتغليف تجويف الرنين. في الاتجاه الأفقي ، يتحقق الحبس البصري في الاتجاه العمودي بشكل أساسي باستخدام فرق معامل الانكسار المكافئ الذي يتكون من شكل الحافة ، بينما يتحقق الحبس البصري في الاتجاه الرأسي من خلال اختلاف معامل الانكسار بين المواد المختلفة. على سبيل المثال ، منطقة كسب ليزر الأشعة تحت الحمراء 808 نانومتر عبارة عن بئر كمومي GaAs ، وطبقة الحبس البصري هي AlGaAs مع معامل انكسار منخفض. نظرًا لأن الثوابت الشبكية لمواد GaAs و AlGaAs هي نفسها تقريبًا ، فإن هذا الهيكل لا يحقق الحصر البصري في نفس الوقت. يمكن أن تنشأ مشاكل جودة المواد بسبب عدم تطابق الشبكة.
في الليزر القائم على GaN ، عادةً ما يتم استخدام AlGaN مع معامل الانكسار المنخفض كطبقة حبس بصري ، و (In) GaN مع معامل الانكسار العالي يستخدم كطبقة الدليل الموجي. ومع ذلك ، مع زيادة الطول الموجي للانبعاث ، يتناقص فرق معامل الانكسار بين طبقة الحبس البصري وطبقة الدليل الموجي باستمرار ، بحيث يتناقص تأثير الحبس لطبقة الحبس البصري على مجال الضوء باستمرار. لا سيما في الليزر الأخضر ، لم تتمكن هذه الهياكل من حصر مجال الضوء ، بحيث يتسرب الضوء إلى طبقة الركيزة الأساسية. نظرًا لوجود بنية الدليل الموجي الإضافية لطبقة الهواء / الركيزة / الحصر البصري ، يمكن أن يكون الضوء المتسرب إلى الركيزة عبارة عن وضع مستقر (وضع الركيزة). سيؤدي وجود وضع الركيزة إلى أن توزيع المجال البصري في الاتجاه الرأسي لم يعد توزيعًا غاوسيًا ، بل "فص كاليكس" ، وسيؤثر تدهور جودة الحزمة بلا شك على استخدام الجهاز.

في الآونة الأخيرة ، بناءً على نتائج أبحاث المحاكاة البصرية السابقة (DOI: 10.1364 / OE.389880) ، اقترحت مجموعة البحث من Liu Jianping من معهد Suzhou لتكنولوجيا النانو والأكاديمية الصينية للعلوم استخدام مادة AlInGaN الرباعية التي يمكن أن يكون ثابتًا شبكيًا ثابتًا ومؤشر الانكسار يتم ضبطه في نفس وقت طبقة الحبس البصري. ظهور قالب الركيزة ، تم نشر النتائج ذات الصلة في مجلة Fundamental Research ، التي تديرها وترعاها المؤسسة الوطنية للعلوم الطبيعية في الصين. في البحث ، قام المجربون أولاً بتحسين معلمات عملية النمو فوق المحور لتنمية طبقات رقيقة من AlInGaN عالية الجودة مع مورفولوجيا التدفق التدريجي على قالب GaN / Sapphire. بعد ذلك ، يُظهر الفاصل الزمني المتجانس في الطبقة السميكة AlInGaN على الركيزة ذاتية الدعم من الجاليوم أن السطح سيظهر مورفولوجيا التلال غير المنتظمة ، مما يؤدي إلى زيادة خشونة السطح ، مما يؤثر على النمو الفوقي لهياكل الليزر الأخرى. من خلال تحليل العلاقة بين الإجهاد ومورفولوجيا النمو فوق المحور ، اقترح الباحثون أن الضغط الانضغاطي المتراكم في طبقة AlInGaN السميكة هو السبب الرئيسي لمثل هذا التشكل ، وأكدوا التخمين من خلال تنمية طبقات سميكة AlInGaN في حالات الإجهاد المختلفة. أخيرًا ، من خلال تطبيق طبقة سميكة AlInGaN المحسنة في طبقة الحبس البصري لليزر الأخضر ، تم منع حدوث وضع الركيزة بنجاح (الشكل 1).


الشكل 1. ليزر أخضر مع عدم وجود وضع تسرب ، (Î ±) توزيع المجال البعيد لحقل الضوء في الاتجاه العمودي ، (ب) مخطط موضعي.

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