Nieuws uit de sector

De optische prestaties van groene lasers zijn sterk verbeterd

2022-03-30
Laser wordt beschouwd als een van de grootste uitvindingen van de mensheid in de twintigste eeuw, en zijn uiterlijk heeft de voortgang van detectie, communicatie, verwerking, weergave en andere gebieden sterk bevorderd. Halfgeleiderlasers zijn een klasse lasers die eerder volwassen worden en sneller vooruitgang boeken. Ze hebben de kenmerken van klein formaat, hoog rendement, lage kosten en een lange levensduur, dus ze worden veel gebruikt. In de beginjaren legden infraroodlasers op basis van GaAsInP-systemen de hoeksteen van de informatierevolutie. . Galliumnitridelaser (LD) is een nieuw type opto-elektronisch apparaat dat de afgelopen jaren is ontwikkeld. De laser op basis van het GaN-materiaalsysteem kan de werkgolflengte uitbreiden van het oorspronkelijke infrarood naar het volledige zichtbare spectrum en het ultraviolette spectrum. Verwerking, nationale defensie, kwantumcommunicatie en andere gebieden hebben geweldige toepassingsmogelijkheden laten zien.
Het principe van lasergeneratie is dat het licht in het optische versterkingsmateriaal wordt versterkt door oscillatie in de optische holte om licht te vormen met een zeer consistente fase, frequentie en voortplantingsrichting. Voor edge-emitting richel-type halfgeleiderlasers kan de optische holte licht opsluiten in alle drie de ruimtelijke dimensies. De opsluiting langs de uitvoerrichting van de laser wordt voornamelijk bereikt door de resonantieholte te splijten en te coaten. In horizontale richting De optische opsluiting in verticale richting wordt voornamelijk gerealiseerd door gebruik te maken van het equivalente brekingsindexverschil gevormd door de nokvorm, terwijl de optische opsluiting in verticale richting wordt gerealiseerd door het brekingsindexverschil tussen verschillende materialen. Het versterkingsgebied van de 808 nm infraroodlaser is bijvoorbeeld een GaAs-kwantumbron en de optische opsluitingslaag is AlGaAs met een lage brekingsindex. Aangezien de roosterconstanten van GaAs- en AlGaAs-materialen bijna hetzelfde zijn, bereikt deze structuur niet tegelijkertijd optische opsluiting. Er kunnen problemen met de materiaalkwaliteit ontstaan ​​als gevolg van niet-overeenkomende roosters.
In op GaN gebaseerde lasers wordt meestal AlGaN met een lage brekingsindex gebruikt als de optische opsluitingslaag, en (In)GaN met een hoge brekingsindex wordt gebruikt als de golfgeleiderlaag. Naarmate de emissiegolflengte echter toeneemt, neemt het brekingsindexverschil tussen de optische opsluitingslaag en de golfgeleiderlaag continu af, zodat het opsluitingseffect van de optische opsluitingslaag op het lichtveld continu afneemt. Vooral bij groene lasers zijn dergelijke structuren niet in staat geweest om het lichtveld te beperken, waardoor het licht in de onderliggende substraatlaag lekt. Door het bestaan ​​van de aanvullende golfgeleiderstructuur van de lucht/substraat/optische opsluitingslaag kan het licht dat in het substraat wordt gelekt een stabiele modus (substraatmodus) vormen. Het bestaan ​​van de substraatmodus zal ervoor zorgen dat de optische veldverdeling in verticale richting niet langer een Gaussische verdeling is, maar een "kelklob", en de verslechtering van de bundelkwaliteit zal ongetwijfeld het gebruik van het apparaat beïnvloeden.

Onlangs, op basis van de resultaten van eerder onderzoek naar optische simulatie (DOI: 10.1364/OE.389880), stelde de onderzoeksgroep van Liu Jianping van het Suzhou Institute of Nanotechnology, de Chinese Academie van Wetenschappen voor om AlInGaN quaternair materiaal te gebruiken waarvan de roosterconstante en de brekingsindex kunnen tegelijk met de optische opsluitingslaag worden aangepast. De opkomst van de substraatvorm, de gerelateerde resultaten werden gepubliceerd in het tijdschrift Fundamental Research, dat wordt geleid en gesponsord door de National Natural Science Foundation of China. In het onderzoek optimaliseerden de onderzoekers eerst de epitaxiale groeiprocesparameters om hetero-epitaxiaal hoogwaardige AlInGaN-dunne lagen te laten groeien met stapstroommorfologie op de GaN / Sapphire-sjabloon. Vervolgens laat de homo-epitaxiale time-lapse van AlInGaN dikke laag op het GaN zelfdragende substraat zien dat het oppervlak een ongeordende nokmorfologie zal lijken, wat zal leiden tot een toename van de oppervlakteruwheid, waardoor de epitaxiale groei van andere laserstructuren wordt beïnvloed. Door de relatie tussen stress en morfologie van epitaxiale groei te analyseren, stelden de onderzoekers voor dat de drukspanning die zich ophoopt in de AlInGaN dikke laag de belangrijkste reden is voor een dergelijke morfologie, en bevestigden het vermoeden door AlInGaN dikke lagen in verschillende stresstoestanden te laten groeien. Ten slotte werd het optreden van de substraatmodus met succes onderdrukt door de geoptimaliseerde AlInGaN-dikke laag in de optische opsluitingslaag van de groene laser aan te brengen (Fig. 1).


Figuur 1. Groene laser zonder lekkagemodus, (α) far-field distributie van lichtveld in verticale richting, (b) spotdiagram.

X
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