Lựa chọn nguồn laser lý tưởng: laser bán dẫn phát xạ cạnh Phần một

Lựa chọn lý tưởngnguồn laser: laser bán dẫn phát xạ cạnh
1. Giới thiệu
Laser bán dẫnCác chip được chia thành chip laser phát xạ cạnh (EEL) và chip laser phát xạ bề mặt khoang dọc (VCSEL) theo quy trình sản xuất bộ cộng hưởng khác nhau, và sự khác biệt về cấu trúc cụ thể của chúng được thể hiện trong Hình 1. So với laser phát xạ bề mặt khoang dọc, công nghệ laser bán dẫn phát xạ cạnh đã phát triển hơn, với dải bước sóng rộng, hiệu suất cao.điện quangVới hiệu suất chuyển đổi cao, công suất lớn và nhiều ưu điểm khác, laser bán dẫn phát xạ cạnh rất phù hợp cho xử lý laser, truyền thông quang học và các lĩnh vực khác. Hiện nay, laser bán dẫn phát xạ cạnh là một phần quan trọng của ngành công nghiệp quang điện tử, và ứng dụng của chúng đã bao phủ các lĩnh vực công nghiệp, viễn thông, khoa học, tiêu dùng, quân sự và hàng không vũ trụ. Cùng với sự phát triển và tiến bộ của công nghệ, công suất, độ tin cậy và hiệu suất chuyển đổi năng lượng của laser bán dẫn phát xạ cạnh đã được cải thiện đáng kể, và triển vọng ứng dụng của chúng ngày càng rộng mở.
Tiếp theo, tôi sẽ hướng dẫn bạn tìm hiểu thêm về nét quyến rũ độc đáo của đèn LED chiếu cạnh.laser bán dẫn.

Hình 1 (trái) sơ đồ cấu trúc laser bán dẫn phát xạ cạnh và (phải) sơ đồ cấu trúc laser phát xạ bề mặt khoang thẳng đứng

2. Nguyên lý hoạt động của chất bán dẫn phát xạ cạnhtia laser
Cấu trúc của laser bán dẫn phát xạ cạnh có thể được chia thành ba phần sau: vùng hoạt tính bán dẫn, nguồn bơm và bộ cộng hưởng quang học. Khác với các bộ cộng hưởng của laser phát xạ bề mặt khoang thẳng đứng (bao gồm gương Bragg trên và dưới), các bộ cộng hưởng trong thiết bị laser bán dẫn phát xạ cạnh chủ yếu bao gồm các màng quang học ở cả hai mặt. Cấu trúc thiết bị EEL điển hình và cấu trúc bộ cộng hưởng được thể hiện trong Hình 2. Photon trong thiết bị laser bán dẫn phát xạ cạnh được khuếch đại bằng cách chọn chế độ trong bộ cộng hưởng, và laser được hình thành theo hướng song song với bề mặt chất nền. Các thiết bị laser bán dẫn phát xạ cạnh có dải bước sóng hoạt động rộng và phù hợp với nhiều ứng dụng thực tế, do đó chúng trở thành một trong những nguồn laser lý tưởng.

Các chỉ số đánh giá hiệu suất của laser bán dẫn phát xạ cạnh cũng tương tự như các laser bán dẫn khác, bao gồm: (1) bước sóng phát laser; (2) dòng điện ngưỡng Ith, tức là dòng điện mà tại đó diode laser bắt đầu tạo ra dao động laser; (3) dòng điện hoạt động Iop, tức là dòng điện điều khiển khi diode laser đạt công suất đầu ra định mức, thông số này được áp dụng cho thiết kế và điều chỉnh mạch điều khiển laser; (4) hiệu suất độ dốc; (5) Góc phân kỳ dọc θ⊥; (6) Góc phân kỳ ngang θ∥; (7) dòng điện giám sát Im, tức là dòng điện của chip laser bán dẫn ở công suất đầu ra định mức.

3. Tiến bộ nghiên cứu về laser bán dẫn phát xạ cạnh dựa trên GaAs và GaN
Laser bán dẫn dựa trên vật liệu bán dẫn GaAs là một trong những công nghệ laser bán dẫn tiên tiến nhất. Hiện nay, laser bán dẫn phát xạ cạnh dải hồng ngoại gần (760-1060 nm) dựa trên GaAs đã được sử dụng rộng rãi trong thương mại. Là vật liệu bán dẫn thế hệ thứ ba sau Si và GaAs, GaN đã được quan tâm rộng rãi trong nghiên cứu khoa học và công nghiệp nhờ các đặc tính vật lý và hóa học tuyệt vời của nó. Với sự phát triển của các thiết bị quang điện tử dựa trên GaN và nỗ lực của các nhà nghiên cứu, điốt phát quang và laser phát xạ cạnh dựa trên GaN đã được công nghiệp hóa.