Sissejuhatus servakiirgavasse laserisse (EEL)

Sissejuhatus servakiirgavasse laserisse (EEL)
Suure võimsusega pooljuhtlaseri väljundi saamiseks on praeguse tehnoloogia aluseks servakiirgusstruktuuri kasutamine. Servakiirgusega pooljuhtlaseri resonaator koosneb pooljuhtkristalli looduslikust dissotsiatsioonipinnast ja väljundkiir kiirgatakse laseri esiotsast. Servakiirgusega pooljuhtlaser võib saavutada suure väljundvõimsuse, kuid selle väljundpunkt on elliptiline, kiire kvaliteet on halb ja kiire kuju tuleb muuta kiire kujundamise süsteemiga.
Järgnev diagramm näitab servakiirgava pooljuhtlaseri struktuuri. EEL-i optiline õõnsus on paralleelne pooljuhtkiibi pinnaga ja kiirgab laserit pooljuhtkiibi servas, mis võimaldab saavutada suure võimsuse, kiiruse ja madala müratasemega laseri väljundi. Siiski on EEL-i väljundlaseril üldiselt asümmeetriline ristlõige ja suur nurkhajumine ning sidestustõhusus kiudude või muude optiliste komponentidega on madal.

EEL-i väljundvõimsuse suurenemist piiravad jääksoojuse akumuleerumine aktiivses piirkonnas ja pooljuhi pinnal tekkivad optilised kahjustused. Lainejuhi pindala suurendamisega vähendatakse jääksoojuse akumuleerumist aktiivses piirkonnas ja parandatakse soojuse hajumist, valgusväljundpinda suurendades vähendatakse kiire optilist võimsustihedust ja välditakse optilisi kahjustusi ning nii saavutatakse ühe ristmoodiga lainejuhi struktuuris kuni mitmesaja millivati ​​väljundvõimsus.
100 mm lainejuhi puhul võib ühe servaga kiirgava laseri väljundvõimsus olla kümneid vatte, kuid sel ajal on lainejuht kiibi tasapinnal väga mitmemoodiline ja väljundkiire kuvasuhe ulatub samuti 100:1-ni, mis nõuab keerukat kiire kujundamise süsteemi.
Eeldusel, et materjalitehnoloogias ja epitaksiaalse kasvu tehnoloogias pole uut läbimurret toimunud, on üksiku pooljuhtlaserkiibi väljundvõimsuse parandamise peamine viis kiibi valgusala riba laiuse suurendamine. Riba laiuse liiga suureks suurendamine võib aga kergesti tekitada põikisuunalist kõrget järku võnkumist ja filamentvõnkumisi, mis vähendab oluliselt valguse väljundi ühtlust ning väljundvõimsus ei suurene proportsionaalselt riba laiusega, mistõttu on üksiku kiibi väljundvõimsus äärmiselt piiratud. Väljundvõimsuse oluliseks parandamiseks on loodud massiivitehnoloogia. Tehnoloogia integreerib mitu laserit samale aluspinnale, nii et iga valgust kiirgav üksus on joondatud ühemõõtmeliseks massiiviks aeglase telje suunas. Kui massiivi iga valgust kiirgava üksuse eraldamiseks kasutatakse optilise isolatsiooni tehnoloogiat, et need üksteist ei segaks ja moodustaksid mitme avaga laseri, saab kogu kiibi väljundvõimsust suurendada integreeritud valgust kiirgavate üksuste arvu suurendamise teel. See pooljuhtlaserkiip on pooljuhtlasermassiivkiip (LDA), tuntud ka kui pooljuhtlaserriba.