Die nuutste navorsing oor tweekleur-halfgeleierlasers

Die nuutste navorsing oor tweekleur-halfgeleierlasers

Halfgeleierskyflasers (SDL-lasers), ook bekend as vertikale eksterne holte-oppervlakte-emitterende lasers (VECSEL), het die afgelope paar jaar baie aandag getrek. Dit kombineer die voordele van halfgeleierversterking en vastetoestandresonators. Dit verlig nie net die emissiegebiedsbeperking van enkelmodusondersteuning vir konvensionele halfgeleierlasers effektief nie, maar beskik ook oor 'n buigsame halfgeleierbandgapingontwerp en hoë materiaalversterkingseienskappe. Dit kan in 'n wye reeks toepassingscenario's gesien word, soos lae-geraas...smal-lynwydte laseruitset, ultra-kort hoë-herhaling pulsopwekking, hoë-orde harmoniese opwekking, en natriumgidsstertegnologie, ens. Met die vooruitgang van tegnologie is hoër vereistes gestel vir die golflengte-buigsaamheid daarvan. Byvoorbeeld, koherente ligbronne met dubbele golflengte het uiters hoë toepassingswaarde getoon in opkomende velde soos anti-interferensie-lidar, holografiese interferometrie, golflengtedelingsmultiplekseringskommunikasie, middel-infrarooi- of terahertz-opwekking, en veelkleurige optiese frekwensiekamme. Hoe om hoë-helderheid dubbelkleur-emissie in halfgeleierskyflasers te bereik en winskompetisie tussen veelvuldige golflengtes effektief te onderdruk, was nog altyd 'n navorsingsprobleem in hierdie veld.

Onlangs, 'n tweekleurigehalfgeleierlaser'n Span in China het 'n innoverende skyfie-ontwerp voorgestel om hierdie uitdaging aan te spreek. Deur middel van diepgaande numeriese navorsing het hulle bevind dat die presiese regulering van die temperatuurverwante kwantumputwinsfiltering en halfgeleier-mikroholtefilteringseffekte na verwagting buigsame beheer van dubbelkleurwins sal bewerkstellig. Gebaseer hierop het die span suksesvol 'n 960/1000 nm hoë-helderheidswins-skyfie ontwerp. Hierdie laser werk in fundamentele modus naby die diffraksielimiet, met 'n uitsethelderheid so hoog as ongeveer 310 MW/cm²sr.

Die versterkingslaag van die halfgeleierskyf is slegs 'n paar mikrometer dik, en 'n Fabry-Perot-mikroholte word gevorm tussen die halfgeleier-lug-koppelvlak en die onderste verspreide Bragg-reflektor. Deur die halfgeleier-mikroholte as die ingeboude spektrale filter van die skyfie te behandel, sal die versterking van die kwantumput moduleer word. Intussen het die mikroholte-filtereffek en halfgeleierwins verskillende temperatuurdrywingstempo's. Gekombineer met temperatuurbeheer kan die skakeling en regulering van uitsetgolflengtes bereik word. Gebaseer op hierdie eienskappe het die span die versterkingspiek van die kwantumput bereken en gestel op 950 nm by 300 K temperatuur, met die temperatuurdrywingstempo van die versterkingsgolflengte van ongeveer 0.37 nm/K. Vervolgens het die span die longitudinale beperkingsfaktor van die skyfie ontwerp met behulp van die transmissiematriksmetode, met piekgolflengtes van onderskeidelik ongeveer 960 nm en 1000 nm. Simulasies het getoon dat die temperatuurdrywingstempo slegs 0.08 nm/K was. Deur metaal-organiese chemiese dampafsettingstegnologie vir epitaksiale groei te gebruik en die groeiproses voortdurend te optimaliseer, is hoëgehalte-versterkingsskyfies suksesvol vervaardig. Die meetresultate van fotoluminessensie stem heeltemal ooreen met die simulasieresultate. Om termiese las te verlig en hoë-krag-oordrag te bereik, is die halfgeleier-diamant-skyfie-verpakkingsproses verder ontwikkel.

Nadat die skyfieverpakking voltooi is, het die span 'n omvattende assessering van die laserprestasie gedoen. In die deurlopende bedryfsmodus, deur die pompkrag of die hitteafvoertemperatuur te beheer, kan die emissiegolflengte buigsaam aangepas word tussen 960 nm en 1000 nm. Wanneer die pompkrag binne 'n spesifieke reeks is, kan die laser ook dubbelgolflengtewerking bereik, met 'n golflengte-interval van tot 39.4 nm. Op hierdie tydstip bereik die maksimum deurlopende golfkrag 3.8 W. Intussen werk die laser in fundamentele modus naby die diffraksielimiet, met 'n straalkwaliteitsfaktor M² van slegs 1.1 en 'n helderheid so hoog as ongeveer 310 MW/cm²sr. Die span het ook navorsing gedoen oor die kwasi-deurlopende golfprestasie van die ...laserDie somfrekwensiesein is suksesvol waargeneem deur die LiB₃O₅ nie-lineêre optiese kristal in die resonante holte in te voeg, wat die sinchronisasie van die dubbele golflengtes bevestig.

Deur hierdie vernuftige skyfie-ontwerp is die organiese kombinasie van kwantumputwinsfiltering en mikroholtefiltering bereik, wat 'n ontwerpgrondslag lê vir die realisering van dubbelkleur-laserbronne. In terme van prestasie-aanwysers bereik hierdie enkelskyfie-dubbelkleur-laser hoë helderheid, hoë buigsaamheid en presiese koaksiale straaluitset. Die helderheid daarvan is op die internasionale toonaangewende vlak in die huidige veld van enkelskyfie-dubbelkleur-halfgeleierlasers. In terme van praktiese toepassing word verwag dat hierdie prestasie die opsporingsakkuraatheid en anti-interferensievermoë van veelkleur-lidar in komplekse omgewings effektief sal verbeter deur die hoë helderheid en dubbelkleur-eienskappe te benut. Op die gebied van optiese frekwensiekamme kan die stabiele dubbelgolflengte-uitset deurslaggewende ondersteuning bied vir toepassings soos presiese spektrale meting en hoë-resolusie optiese waarneming.