Giới thiệu về Laser phát xạ cạnh (EEL)

Giới thiệu về Laser phát xạ cạnh (EEL)
Để có được đầu ra laser bán dẫn công suất cao, công nghệ hiện tại là sử dụng cấu trúc phát xạ cạnh. Bộ cộng hưởng của laser bán dẫn phát xạ cạnh được cấu thành từ bề mặt phân ly tự nhiên của tinh thể bán dẫn và chùm tia đầu ra được phát ra từ đầu trước của laser. Laser bán dẫn loại phát xạ cạnh có thể đạt được đầu ra công suất cao, nhưng điểm đầu ra của nó là hình elip, chất lượng chùm tia kém và hình dạng chùm tia cần được sửa đổi bằng hệ thống định hình chùm tia.
Sơ đồ sau đây cho thấy cấu trúc của laser bán dẫn phát cạnh. Khoang quang của EEL song song với bề mặt của chip bán dẫn và phát ra laser ở cạnh của chip bán dẫn, có thể thực hiện đầu ra laser với công suất cao, tốc độ cao và tiếng ồn thấp. Tuy nhiên, đầu ra chùm tia laser của EEL thường có tiết diện chùm tia không đối xứng và độ phân kỳ góc lớn, và hiệu suất ghép nối với sợi quang hoặc các thành phần quang học khác thấp.

Việc tăng công suất đầu ra EEL bị hạn chế bởi sự tích tụ nhiệt thải trong vùng hoạt động và hư hỏng quang học trên bề mặt chất bán dẫn. Bằng cách tăng diện tích ống dẫn sóng để giảm sự tích tụ nhiệt thải trong vùng hoạt động để cải thiện khả năng tản nhiệt, tăng diện tích đầu ra ánh sáng để giảm mật độ công suất quang của chùm tia để tránh hư hỏng quang học, có thể đạt được công suất đầu ra lên tới vài trăm miliwatt trong cấu trúc ống dẫn sóng chế độ ngang đơn.
Đối với ống dẫn sóng 100mm, một tia laser phát ra từ một cạnh có thể đạt công suất đầu ra hàng chục watt, nhưng tại thời điểm này, ống dẫn sóng có nhiều chế độ trên mặt phẳng của chip và tỷ lệ khung chùm tia đầu ra cũng đạt tới 100:1, đòi hỏi một hệ thống định hình chùm tia phức tạp.
Trên cơ sở không có đột phá mới nào về công nghệ vật liệu và công nghệ tăng trưởng epitaxial, cách chính để cải thiện công suất đầu ra của một chip laser bán dẫn đơn là tăng chiều rộng dải của vùng phát sáng của chip. Tuy nhiên, việc tăng chiều rộng dải quá cao dễ tạo ra dao động chế độ bậc cao ngang và dao động giống sợi, điều này sẽ làm giảm đáng kể tính đồng nhất của đầu ra ánh sáng và công suất đầu ra không tăng theo tỷ lệ thuận với chiều rộng dải, do đó công suất đầu ra của một chip đơn bị hạn chế cực kỳ. Để cải thiện đáng kể công suất đầu ra, công nghệ mảng ra đời. Công nghệ này tích hợp nhiều đơn vị laser trên cùng một chất nền, sao cho mỗi đơn vị phát sáng được xếp thành một mảng một chiều theo hướng trục chậm, miễn là sử dụng công nghệ cách ly quang học để tách từng đơn vị phát sáng trong mảng, sao cho chúng không gây nhiễu lẫn nhau, tạo thành laser nhiều khẩu độ, bạn có thể tăng công suất đầu ra của toàn bộ chip bằng cách tăng số lượng đơn vị phát sáng tích hợp. Chip laser bán dẫn này là chip mảng laser bán dẫn (LDA), còn được gọi là thanh laser bán dẫn.