Introdución ao láser de emisión de bordes (EEL)

Introdución ao láser de emisión de bordes (EEL)
Co fin de obter unha saída de láser de semicondutores de alta potencia, a tecnoloxía actual é utilizar a estrutura de emisión de borde. O resonador do láser semicondutor de emisión de bordos está composto pola superficie de disociación natural do cristal semicondutor e o feixe de saída emítese desde a parte frontal do láser. o punto de saída é elíptico, a calidade do feixe é mala e a forma do feixe debe modificarse cun sistema de conformación do feixe.
O seguinte diagrama mostra a estrutura do láser semicondutor emisor de bordos. A cavidade óptica de EEL é paralela á superficie do chip semicondutor e emite láser no bordo do chip semicondutor, que pode realizar a saída láser con alta potencia, alta velocidade e baixo ruído. Non obstante, a saída do raio láser de EEL xeralmente ten unha sección transversal de feixe asimétrica e unha gran diverxencia angular, e a eficiencia de acoplamento con fibra ou outros compoñentes ópticos é baixa.

O aumento da potencia de saída da EEL está limitado pola acumulación de calor residual na rexión activa e os danos ópticos na superficie dos semicondutores. Ao aumentar a área da guía de ondas para reducir a acumulación de calor residual na rexión activa para mellorar a disipación de calor, aumentando a área de saída de luz para reducir a densidade de potencia óptica do feixe para evitar danos ópticos, a potencia de saída de ata varios centos de milivatios pode conseguirse na estrutura de guía de onda de modo transversal único.
Para a guía de ondas de 100 mm, un láser que emite un único bordo pode acadar decenas de vatios de potencia de saída, pero neste momento a guía de ondas é altamente multimodo no plano do chip e a relación de aspecto do feixe de saída tamén alcanza 100:1. requirindo un sistema complexo de conformación de vigas.
Partindo da premisa de que non hai un novo avance na tecnoloxía de materiais e na tecnoloxía de crecemento epitaxial, a principal forma de mellorar a potencia de saída dun único chip láser de semicondutores é aumentar o ancho da franxa da rexión luminosa do chip. Non obstante, aumentar demasiado o ancho da tira é fácil de producir unha oscilación transversal en modo de orde alta e unha oscilación filamentosa, o que reducirá moito a uniformidade da saída de luz e a potencia de saída non aumenta proporcionalmente co ancho da tira, polo que a potencia de saída de un só chip é extremadamente limitado. Co fin de mellorar moito a potencia de saída, xorde a tecnoloxía array. A tecnoloxía integra varias unidades láser no mesmo substrato, de xeito que cada unidade emisora ​​de luz está aliñada como unha matriz unidimensional na dirección do eixe lento, sempre que se use a tecnoloxía de illamento óptico para separar cada unidade emisora ​​de luz na matriz. , para que non interfiran entre si, formando un láser de múltiples aperturas, pode aumentar a potencia de saída de todo o chip aumentando o número de unidades de emisión de luz integradas. Este chip láser de semicondutores é un chip de matriz láser de semicondutores (LDA), tamén coñecido como barra láser de semicondutores.