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

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

Vertikal tashqi bo'shliq sirtini chiqaradigan lazerlar (VECSEL) sifatida ham tanilgan yarimo'tkazgichli disk lazerlari (SDL lazerlari) so'nggi yillarda katta e'tiborni tortdi. U yarimo'tkazgichli daromad va qattiq holat rezonatorlarining afzalliklarini birlashtiradi. Bu nafaqat an'anaviy yarimo'tkazgichli lazerlar uchun bir rejimli qo'llab-quvvatlashning emissiya maydonini cheklashni samarali ravishda engillashtiradi, balki moslashuvchan yarimo'tkazgichli tarmoqli dizayni va yuqori moddiy daromad xususiyatlariga ega. Bu past shovqin kabi keng ko'lamli dastur stsenariylarida ko'rish mumkintor chiziqli lazerchiqish, ultra-qisqa yuqori takroriy zarba hosil qilish, yuqori tartibli harmonik ishlab chiqarish va natriy hidoyat yulduz texnologiyasi va boshqalar. Texnologiyaning rivojlanishi bilan uning to'lqin uzunligi moslashuvchanligi uchun yuqori talablar ilgari surildi. Masalan, ikki to'lqin uzunlikdagi kogerent yorug'lik manbalari interferentsiyaga qarshi lidar, golografik interferometriya, to'lqin uzunligi bo'linishini multiplekslash aloqasi, o'rta infraqizil yoki terahertz avlodi va ko'p rangli optik chastotali taroqlar kabi rivojlanayotgan sohalarda juda yuqori qo'llanilishini ko'rsatdi. Yarimo'tkazgichli disk lazerlarida yuqori yorqinlikdagi ikki rangli emissiyaga qanday erishish va bir nechta to'lqin uzunliklari o'rtasidagi raqobatni samarali bostirish har doim bu sohada tadqiqot qiyinligi bo'lib kelgan.

Yaqinda ikki rangliyarimo'tkazgichli lazerXitoydagi jamoa ushbu muammoni hal qilish uchun innovatsion chip dizaynini taklif qildi. Chuqur raqamli tadqiqotlar natijasida ular haroratga bog'liq kvant quduqlarini filtrlash va yarimo'tkazgich mikrokavitatsiya filtrlash effektlarini aniq tartibga solish ikki rangli daromadning moslashuvchan nazoratiga erishishni kutmoqdalar. Bunga asoslanib, jamoa 960/1000 nm yuqori yorqinlikni oshirish chipini muvaffaqiyatli ishlab chiqdi. Ushbu lazer diffraktsiya chegarasiga yaqin asosiy rejimda ishlaydi, chiqish yorqinligi taxminan 310 MVt/sm²sr.

Yarimo'tkazgich diskining daromad 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 daromadini modulyatsiya qiladi. Shu bilan birga, mikro bo'shliqni filtrlash effekti va yarim o'tkazgichning o'sishi har xil harorat drift tezligiga ega. Haroratni nazorat qilish bilan birgalikda chiqish to'lqin uzunliklarini almashtirish va tartibga solishga erishish mumkin. Ushbu xususiyatlarga asoslanib, jamoa 300 K haroratda 950 nm kvant qudug'ining daromad cho'qqisini hisoblab chiqdi va o'rnatdi, bunda daromad to'lqin uzunligining harorat siljishi tezligi taxminan 0,37 nm / K ni tashkil qiladi. Keyinchalik, jamoa mos ravishda taxminan 960 nm va 1000 nm tepalik to'lqin uzunliklari bilan uzatish matritsasi usulidan foydalangan holda chipning bo'ylama cheklash omilini ishlab chiqdi. Simulyatsiyalar shuni ko'rsatdiki, haroratning siljish tezligi atigi 0,08 nm / K. Epitaksial o'sish uchun metall-organik kimyoviy bug'larni joylashtirish texnologiyasidan foydalangan holda va o'sish jarayonini doimiy ravishda optimallashtirish orqali yuqori sifatli daromad chiplari muvaffaqiyatli ishlab chiqarildi. Fotoluminesansni o'lchash natijalari simulyatsiya natijalariga to'liq mos keladi. Termal yukni engillashtirish va yuqori quvvatli uzatishga erishish uchun yarimo'tkazgich-olmos chiplarini qadoqlash jarayoni yanada ishlab chiqilgan.

Chiplarni qadoqlashni tugatgandan so'ng, jamoa uning lazer ishlashini har tomonlama baholashni o'tkazdi. Uzluksiz ish rejimida nasos quvvatini yoki issiqlik qabul qiluvchining haroratini nazorat qilish orqali emissiya to'lqin uzunligi 960 nm va 1000 nm oralig'ida moslashuvchan tarzda sozlanishi mumkin. Nasosi quvvati ma'lum bir diapazonda bo'lganda, lazer 39,4 nm gacha to'lqin uzunligi oralig'i bilan ikki to'lqinli ishlashga ham erishishi mumkin. Bu vaqtda maksimal uzluksiz to'lqin quvvati 3,8 Vt ga etadi. Shu bilan birga, lazer diffraktsiya chegarasiga yaqin asosiy rejimda ishlaydi, nur sifati koeffitsienti M² atigi 1,1 va yorqinligi taxminan 310 MVt/sm²sr. Jamoa shuningdek, to'lqinlarning kvazi-uzluksiz ishlashi bo'yicha tadqiqot olib bordilazer. LiB₃O₅ chiziqli bo'lmagan optik kristalni rezonans bo'shlig'iga kiritish orqali yig'indisi chastotali signal muvaffaqiyatli kuzatildi, bu ikki to'lqin uzunliklarining sinxronlashuvini tasdiqladi.

Ushbu mohir chip dizayni orqali kvant quduqlarini filtrlash va mikrokavit filtrlashning organik birikmasiga erishildi, bu ikki rangli lazer manbalarini amalga oshirish uchun dizayn asosini yaratdi. Ishlash ko'rsatkichlari nuqtai nazaridan, bu bitta chipli ikki rangli lazer yuqori yorqinlik, yuqori moslashuvchanlik va aniq koaksiyal nur chiqishiga erishadi. Uning yorqinligi yagona chipli ikki rangli yarimo'tkazgichli lazerlarning joriy sohasida xalqaro yetakchi darajada. Amaliy qo'llash nuqtai nazaridan, ushbu yutuq yuqori yorqinligi va ikki rangli xususiyatlaridan foydalangan holda murakkab muhitda ko'p rangli lidarni aniqlashning aniqligi va shovqinga qarshi qobiliyatini samarali oshirishi kutilmoqda. Optik chastotali taroqlar sohasida uning barqaror ikki to'lqinli chiqishi aniq spektral o'lchash va yuqori aniqlikdagi optik zondlash kabi ilovalar uchun hal qiluvchi yordam berishi mumkin.