Вести од индустријата

Оптичките перформанси на зелените ласери се значително подобрени

2022-03-30
Ласерот се смета за еден од најголемите пронајдоци на човештвото во дваесеттиот век, а неговиот изглед силно го промовираше напредокот на откривање, комуникација, обработка, прикажување и други полиња. Полупроводничките ласери се класа на ласери кои созреваат порано и напредуваат побрзо. Имаат карактеристики на мала големина, висока ефикасност, ниска цена и долг животен век, па затоа се широко користени. Во раните години, инфрацрвените ласери базирани на системите GaAsInP го поставија камен-темелникот на информациската револуција. . Галиум нитрид ласер (LD) е нов тип на оптоелектронски уред развиен во последниве години. Ласерот заснован на материјалниот систем GaN може да ја прошири работната бранова должина од оригиналниот инфрацрвен до целиот видлив спектар и ултравиолетовиот спектар. Обработката, националната одбрана, квантната комуникација и други полиња покажаа големи изгледи за примена.
Принципот на ласерско генерирање е дека светлината во материјалот со оптичка добивка се засилува со осцилација во оптичката празнина за да формира светлина со високо конзистентна фаза, фреквенција и насока на ширење. За полупроводнички ласери од типот на гребен што емитува раб, оптичката празнина може да ја ограничи светлината во сите три просторни димензии. Ограничувањето долж насоката на излезот на ласерот главно се постигнува со расцепување и обложување на резонантната празнина. Во хоризонтална насока Оптичкото ограничување во вертикална насока главно се реализира со користење на еквивалентната разлика на индексот на прекршување формирана од обликот на гребенот, додека оптичкото ограничување во вертикалната насока се реализира со разликата на индексот на прекршување помеѓу различни материјали. На пример, регионот на засилување на инфрацрвениот ласер од 808 nm е GaAs квантна бунар, а оптичкиот затворен слој е AlGaAs со низок индекс на рефракција. Бидејќи константите на решетката на материјалите GaAs и AlGaAs се речиси исти, оваа структура не постигнува оптичко ограничување во исто време. Може да се појават проблеми со квалитетот на материјалот поради несовпаѓање на решетки.
Во ласерите базирани на GaN, AlGaN со низок индекс на рефракција обично се користи како оптичко затворање слој, а (In)GaN со висок индекс на рефракција се користи како слој на брановоди. Меѓутоа, како што се зголемува брановата должина на емисијата, разликата во индексот на прекршување помеѓу оптичкиот затворен слој и слојот на брановоди постојано се намалува, така што ефектот на затворање на оптичкиот затворен слој на светлото поле континуирано се намалува. Особено кај зелените ласери, таквите структури не можеа да го ограничат светлосното поле, така што светлината ќе истече во основниот слој на подлогата. Поради постоењето на дополнителната брановодна структура на слојот за затворање воздух/подлога/оптичка, светлината што протекува во подлогата може да биде Се формира стабилен режим (режим на подлога). Постоењето на режимот на подлогата ќе предизвика дистрибуцијата на оптичкото поле во вертикална насока повеќе да не биде Гаусова дистрибуција, туку „чашка лобус“, а деградацијата на квалитетот на зракот несомнено ќе влијае на употребата на уредот.

Неодамна, врз основа на резултатите од претходното истражување за оптичка симулација (DOI: 10.1364/OE.389880), истражувачката група на Лиу Џианпинг од Институтот за нанотехнологија во Сужоу, Кинеската академија на науките предложи да се користи кватернарен материјал AlInGaN чија константна решетка и индекс на рефракција може да да се прилагоди истовремено со оптичкиот затворен слој. Појавата на мувлата на подлогата, поврзаните резултати беа објавени во списанието „Фундаментално истражување“, кое е во режија и спонзорство од Националната природна научна фондација на Кина. Во истражувањето, експериментаторите прво ги оптимизираа параметрите на процесот на епитаксијален раст за хетероепитаксијално да растат висококвалитетни AlInGaN тенки слоеви со морфологија на проток на чекори на шаблонот GaN/Sapphire. Последователно, хомоепитаксилното временско поминување на дебелиот слој AlInGaN на самоносечката подлога GaN покажува дека на површината ќе се појави нарушена морфологија на гребенот, што ќе доведе до зголемување на грубоста на површината, а со тоа ќе влијае на епитаксиалниот раст на другите ласерски структури. Со анализа на врската помеѓу стресот и морфологијата на епитаксијалниот раст, истражувачите предложија дека притисокот на притисок акумулиран во дебелиот слој AlInGaN е главната причина за таквата морфологија и ја потврдија претпоставката со растење на дебели слоеви AlInGaN во различни стресни состојби. Конечно, со нанесување на оптимизираниот дебел слој AlInGaN во оптичкиот затворен слој на зелениот ласер, појавата на режимот на подлогата беше успешно потисната (сл. 1).


Слика 1. Зелен ласер без режим на истекување, (α) дистрибуција на светлосно поле на далечно поле во вертикална насока, (б) дијаграм на точки.

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