Ikki rangli yarimo'tkazgichli lazerlar bo'yicha so'nggi tadqiqotlar

Ikki rangli yarimo'tkazgichli lazerlar bo'yicha so'nggi tadqiqotlar

Yarimo'tkazgichli disk lazerlari (SDL lazerlari), shuningdek, vertikal tashqi bo'shliq yuzasini chiqaradigan lazerlar (VECSEL) sifatida ham tanilgan, so'nggi yillarda katta e'tiborni tortdi. U yarimo'tkazgich kuchaytirish va qattiq holatdagi rezonatorlarning afzalliklarini birlashtiradi. U nafaqat an'anaviy yarimo'tkazgich lazerlari uchun bir rejimli qo'llab-quvvatlashning emissiya maydoni cheklanishini samarali ravishda yumshatadi, balki moslashuvchan yarimo'tkazgichli tarmoqli oralig'i dizayni va yuqori material kuchaytirish xususiyatlariga ham ega. Buni past shovqin kabi keng ko'lamli qo'llanilish stsenariylarida ko'rish mumkin.tor chiziqli lazerchiqish, ultra qisqa yuqori takroriy impulslar generatsiyasi, yuqori tartibli garmonik generatsiya va natriy yo'naltiruvchi yulduz texnologiyasi va boshqalar. Texnologiyaning rivojlanishi bilan uning to'lqin uzunligi moslashuvchanligiga yuqori talablar qo'yildi. Masalan, ikki to'lqinli kogerent yorug'lik manbalari anti-interferensiya lidar, golografik interferometriya, to'lqin uzunligini bo'lish multiplekslash aloqasi, o'rta infraqizil yoki terahers generatsiyasi va ko'p rangli optik chastotali taroqlar kabi rivojlanayotgan sohalarda juda yuqori qo'llanilish qiymatini namoyish etdi. Yarimo'tkazgichli disk lazerlarida yuqori yorqinlikdagi ikki rangli emissiyaga qanday erishish va bir nechta to'lqin uzunliklari orasidagi kuchaytirish raqobatini samarali ravishda bostirish bu sohada har doim tadqiqot qiyinligi bo'lib kelgan.

Yaqinda ikki rangliyarimo'tkazgichli lazerXitoydagi jamoa ushbu muammoni hal qilish uchun innovatsion chip dizaynini taklif qildi. Chuqur raqamli tadqiqotlar orqali ular haroratga bog'liq kvant quduqlarini kuchaytirish filtrlash va yarimo'tkazgichli mikrokavit filtrlash effektlarini aniq tartibga solish ikki rangli kuchaytirishni moslashuvchan boshqarishga erishishi kutilmoqda. Shunga asoslanib, jamoa 960/1000 nm yuqori yorqinlik kuchaytirish chipini muvaffaqiyatli ishlab chiqdi. Ushbu lazer diffraktsiya chegarasiga yaqin fundamental rejimda ishlaydi, chiqish yorqinligi taxminan 310 MVt/sm²sr gacha.

Yarimo'tkazgich diskining kuchaytirish qatlami atigi bir necha mikrometr qalinlikda bo'lib, yarimo'tkazgich-havo interfeysi va pastki taqsimlangan Bragg reflektori o'rtasida Fabry-Perot mikrokavitasi hosil bo'ladi. Yarimo'tkazgich mikrokavitini chipning o'rnatilgan spektral filtri sifatida ko'rib chiqish kvant qudug'ining kuchaytirilishini modulyatsiya qiladi. Shu bilan birga, mikrokavit filtrlash effekti va yarimo'tkazgich kuchaytirishi har xil harorat siljish tezligiga ega. Haroratni boshqarish bilan birgalikda chiqish to'lqin uzunliklarini almashtirish va tartibga solish mumkin. Ushbu xususiyatlarga asoslanib, jamoa 300 K haroratda 950 nm da kvant qudug'ining kuchaytirish cho'qqisini hisoblab chiqdi va o'rnatdi, kuchaytirish to'lqin uzunligining harorat siljish tezligi taxminan 0,37 nm/K ni tashkil etdi. Keyinchalik, jamoa uzatish matritsasi usuli yordamida chipning bo'ylama cheklash koeffitsientini ishlab chiqdi, cho'qqi to'lqin uzunliklari mos ravishda taxminan 960 nm va 1000 nm ni tashkil etdi. Simulyatsiyalar harorat siljish tezligi atigi 0,08 nm/K ekanligini ko'rsatdi. Epitaksial o'sish uchun metall-organik kimyoviy bug'larni cho'ktirish texnologiyasidan foydalanish va o'sish jarayonini doimiy ravishda optimallashtirish orqali yuqori sifatli kuchaytiruvchi chiplar muvaffaqiyatli ishlab chiqarildi. Fotolyuminestsentsiyani o'lchash natijalari simulyatsiya natijalariga to'liq mos keladi. Issiqlik yukini kamaytirish va yuqori quvvatli uzatishga erishish uchun yarimo'tkazgich-olmos chiplarini qadoqlash jarayoni yanada rivojlantirildi.

Chipni qadoqlashni tugatgandan so'ng, jamoa uning lazer ishlashini har tomonlama baholashni amalga oshirdi. Uzluksiz ishlash rejimida nasos quvvatini yoki issiqlik qabul qilgich haroratini boshqarish orqali emissiya to'lqin uzunligini 960 nm va 1000 nm oralig'ida moslashuvchan ravishda sozlash mumkin. Nasos quvvati ma'lum bir diapazonda bo'lganda, lazer 39,4 nm gacha bo'lgan to'lqin uzunligi oralig'i bilan ikki to'lqinli ishlashga ham erishishi mumkin. Bu vaqtda maksimal uzluksiz to'lqin kuchi 3,8 Vt ga etadi. Shu bilan birga, lazer diffraktsiya chegarasiga yaqin fundamental rejimda ishlaydi, nurlanish sifati koeffitsienti M² atigi 1,1 va yorqinligi taxminan 310 MVt/sm²sr gacha. Jamoa shuningdek, kvazi-uzluksiz to'lqin ishlashi bo'yicha tadqiqotlar olib bordi.lazerYig'ma chastota signali LiB₃O₅ chiziqli bo'lmagan optik kristalni rezonans bo'shlig'iga kiritish orqali muvaffaqiyatli kuzatildi va bu ikki to'lqin uzunliklarining sinxronizatsiyasini tasdiqladi.

Ushbu ixtirochi chip dizayni orqali kvant quduqlarini kuchaytirish filtrlash va mikrokavit filtrlashning organik kombinatsiyasiga erishildi, bu ikki rangli lazer manbalarini amalga oshirish uchun dizayn poydevorini yaratdi. Ishlash ko'rsatkichlari nuqtai nazaridan, ushbu bitta chipli ikki rangli lazer yuqori yorqinlik, yuqori moslashuvchanlik va aniq koaksial nur chiqishiga erishadi. Uning yorqinligi bitta chipli ikki rangli yarimo'tkazgichli lazerlarning hozirgi sohasida xalqaro yetakchi darajada. Amaliy qo'llanilishi nuqtai nazaridan, ushbu yutuq yuqori yorqinlik va ikki rangli xususiyatlaridan foydalanish orqali murakkab muhitlarda ko'p rangli lidarning aniqlash aniqligi va aralashuvga qarshi qobiliyatini samarali ravishda oshirishi kutilmoqda. Optik chastotali taroqlar sohasida uning barqaror ikki to'lqinli chiqishi aniq spektral o'lchov va yuqori aniqlikdagi optik sezish kabi ilovalar uchun muhim yordam berishi mumkin.