Новини от индустрията

Оптичните характеристики на зелените лазери са значително подобрени

2022-03-30
Лазерът се смята за едно от най-великите изобретения на човечеството през двадесети век и появата му силно насърчи напредъка в откриването, комуникацията, обработката, дисплея и други области. Полупроводниковите лазери са клас лазери, които се развиват по-рано и напредват по-бързо. Те имат характеристиките на малък размер, висока ефективност, ниска цена и дълъг живот, така че са широко използвани. В ранните години инфрачервените лазери, базирани на GaAsInP системи, поставиха крайъгълния камък на информационната революция. . Лазерът с галиев нитрид (LD) е нов тип оптоелектронно устройство, разработено през последните години. Лазерът, базиран на материална система GaN, може да разшири работната дължина на вълната от оригиналния инфрачервен до целия видим спектър и ултравиолетовия спектър. Обработката, националната отбрана, квантовата комуникация и други области показаха големи перспективи за приложение.
Принципът на лазерното генериране е, че светлината в материала за оптично усилване се усилва чрез трептене в оптичната кухина, за да образува светлина с много постоянна фаза, честота и посока на разпространение. За полупроводникови лазери с ръбове, излъчващи ръбове, оптичната кухина може да ограничи светлината във всичките три пространствени измерения. Ограничаването по посока на лазерния изход се постига главно чрез разцепване и покриване на резонансната кухина. В хоризонтална посока Оптичното ограничение във вертикална посока се осъществява главно чрез използване на еквивалентната разлика в индекса на пречупване, образувана от формата на ръба, докато оптичното ограничение във вертикална посока се реализира чрез разликата в индекса на пречупване между различните материали. Например областта на усилване на 808 nm инфрачервен лазер е GaAs квантова яма, а оптичният ограничаващ слой е AlGaAs с нисък индекс на пречупване. Тъй като константите на решетката на материалите GaAs и AlGaAs са почти еднакви, тази структура не постига едновременно оптично ограничаване. Могат да възникнат проблеми с качеството на материала поради несъответствие на решетката.
В базираните на GaN лазери AlGaN с нисък индекс на пречупване обикновено се използва като оптичен ограничителен слой, а (In)GaN с висок индекс на пречупване се използва като вълноводен слой. Въпреки това, с увеличаване на дължината на вълната на излъчване, разликата в индекса на пречупване между оптичния ограничителен слой и вълноводния слой намалява непрекъснато, така че ефектът на ограничаване на оптичния ограничителен слой върху светлинното поле намалява непрекъснато. Особено в зелените лазери, такива структури не са в състояние да ограничат светлинното поле, така че светлината да изтече в основния слой на субстрата. Поради наличието на допълнителна вълноводна структура на слоя въздух/субстрат/оптичен ограничител, светлината, изтекла в субстрата, може да бъде образуван стабилен режим (режим на субстрата). Съществуването на субстратен режим ще доведе до това, че разпределението на оптичното поле във вертикална посока вече не е разпределение на Гаус, а „лоб на чашката“, а влошаването на качеството на лъча несъмнено ще повлияе на използването на устройството.

Наскоро, въз основа на резултатите от предишни оптични симулационни изследвания (DOI: 10.1364/OE.389880), изследователската група на Liu Jianping от Института по нанотехнологии в Суджоу, Китайската академия на науките предложи да се използва кватернерен материал AlInGaN, чиято константа на решетка и индекс на пречупване могат да се регулира едновременно с оптичния ограничителен слой. Появата на субстратната плесен и свързаните с нея резултати бяха публикувани в списанието Fundamental Research, което се ръководи и спонсорира от Националната природонаучна фондация на Китай. В изследването експериментаторите първо оптимизираха параметрите на процеса на епитаксиален растеж за хетероепитаксиално отглеждане на висококачествени тънки слоеве AlInGaN с морфология на стъпковия поток върху шаблона GaN/Sapphire. Впоследствие хомоепитаксиалното изтичане на времето на дебел слой AlInGaN върху GaN самоносеща подложка показва, че повърхността ще изглежда с нарушена морфология на ръба, което ще доведе до увеличаване на грапавостта на повърхността, като по този начин ще повлияе на епитаксиалния растеж на други лазерни структури. Чрез анализиране на връзката между стреса и морфологията на епитаксиалния растеж, изследователите предложиха, че напрежението на натиск, натрупано в дебелия слой AlInGaN, е основната причина за такава морфология, и потвърдиха предположението чрез отглеждане на дебели слоеве AlInGaN в различни състояния на напрежение. И накрая, чрез прилагане на оптимизирания дебел слой AlInGaN в слоя за оптично ограничаване на зеления лазер, появата на режима на субстрата беше успешно потисната (фиг. 1).


Фигура 1. Зелен лазер без режим на изтичане, (α) разпределение на светлинното поле в далечно поле във вертикална посока, (b) точкова диаграма.

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