Bransjenyheter

Den optiske ytelsen til grønne lasere er kraftig forbedret

2022-03-30
Laser regnes for å være en av menneskehetens største oppfinnelser i det tjuende århundre, og dets utseende har sterkt fremmet fremdriften innen deteksjon, kommunikasjon, prosessering, visning og andre felt. Halvlederlasere er en klasse lasere som modnes tidligere og utvikler seg raskere. De har egenskapene til liten størrelse, høy effektivitet, lav pris og lang levetid, så de er mye brukt. I de første årene la infrarøde lasere basert på GaAsInP-systemer hjørnesteinen i informasjonsrevolusjonen. . Galliumnitridlaser (LD) er en ny type optoelektronisk enhet utviklet de siste årene. Laseren basert på GaN-materialsystemet kan utvide arbeidsbølgelengden fra den opprinnelige infrarøde til hele det synlige spekteret og ultrafiolette spekteret. Bearbeiding, nasjonalt forsvar, kvantekommunikasjon og andre felt har vist store søknadsmuligheter.
Prinsippet for lasergenerering er at lyset i det optiske forsterkningsmaterialet forsterkes ved oscillasjon i det optiske hulrommet for å danne lys med svært konsistent fase, frekvens og forplantningsretning. For kant-emitterende halvlederlasere av åstype kan det optiske hulrommet begrense lys i alle tre romlige dimensjoner. Begrensningen langs laserutgangsretningen oppnås hovedsakelig ved å spalte og belegge resonanshulrommet. I horisontal retning Den optiske inneslutningen i vertikal retning realiseres hovedsakelig ved å bruke den ekvivalente brytningsindeksforskjellen dannet av ryggformen, mens den optiske inneslutningen i vertikal retning realiseres av brytningsindeksforskjellen mellom forskjellige materialer. For eksempel er forsterkningsområdet til den 808 nm infrarøde laseren en GaAs kvantebrønn, og det optiske inneslutningslaget er AlGaAs med lav brytningsindeks. Siden gitterkonstantene til GaAs- og AlGaAs-materialer er nesten de samme, oppnår ikke denne strukturen optisk inneslutning på samme tid. Materialkvalitetsproblemer på grunn av gittermismatch kan oppstå.
I GaN-baserte lasere brukes vanligvis AlGaN med lav brytningsindeks som det optiske inneslutningslaget, og (In)GaN med høy brytningsindeks brukes som bølgelederlaget. Når emisjonsbølgelengden øker, avtar imidlertid brytningsindeksforskjellen mellom det optiske inneslutningslaget og bølgelederlaget kontinuerlig, slik at inneslutningseffekten av det optiske inneslutningslaget på lysfeltet avtar kontinuerlig. Spesielt i grønne lasere har slike strukturer ikke vært i stand til å begrense lysfeltet, slik at lyset vil lekke inn i det underliggende substratlaget. På grunn av eksistensen av den ekstra bølgelederstrukturen til luft/substrat/optisk inneslutningslag, kan lyset som lekkes inn i substratet bli dannet. En stabil modus (substratmodus) dannes. Eksistensen av substratmodus vil føre til at den optiske feltfordelingen i vertikal retning ikke lenger er en gaussisk fordeling, men en "begerlapp", og forringelsen av strålekvaliteten vil utvilsomt påvirke bruken av enheten.

Nylig, basert på resultatene fra tidligere forskning på optisk simulering (DOI: 10.1364/OE.389880), foreslo forskningsgruppen til Liu Jianping fra Suzhou Institute of Nanotechnology, Chinese Academy of Sciences å bruke AlInGaN kvartært materiale hvis gitterkonstant og brytningsindeks kan justeres samtidig med det optiske inneslutningslaget. Fremveksten av substratet mold, de relaterte resultatene ble publisert i Fundamental Research journal, som er regissert og sponset av National Natural Science Foundation of China. I forskningen optimaliserte eksperimentørene først de epitaksiale vekstprosessparametrene for å heteroepitaksielt dyrke høykvalitets AlInGaN tynne lag med trinnflytmorfologi på GaN/Sapphire-malen. Deretter viser den homoepitaksiale tidsforløpet av AlInGaN tykt lag på det selvbærende GaN-substratet at overflaten vil fremstå som uordnet ryggmorfologi, noe som vil føre til økning av overflateruhet, og dermed påvirke den epitaksiale veksten av andre laserstrukturer. Ved å analysere forholdet mellom stress og morfologi av epitaksial vekst, foreslo forskerne at trykkspenningen akkumulert i det tykke AlInGaN-laget er hovedårsaken til slik morfologi, og bekreftet formodningen ved å dyrke AlInGaN-tykke lag i forskjellige spenningstilstander. Til slutt, ved å påføre det optimaliserte AlInGaN tykke laget i det optiske inneslutningslaget til den grønne laseren, ble forekomsten av substratmodusen vellykket undertrykt (fig. 1).


Figur 1. Grønn laser uten lekkasjemodus, (α) fjernfeltfordeling av lysfelt i vertikal retning, (b) punktdiagram.

We use cookies to offer you a better browsing experience, analyze site traffic and personalize content. By using this site, you agree to our use of cookies. Privacy Policy
Reject Accept