Introdución ao láser de emisión de bordos (EEL)

Introdución ao láser de emisión de bordos (EEL)
Para obter unha saída láser semicondutora de alta potencia, a tecnoloxía actual consiste en usar unha estrutura de emisión de bordo. O resonador do láser semicondutor de emisión de bordo está composto pola superficie de disociación natural do cristal semicondutor e o feixe de saída emítese desde o extremo frontal do láser. O láser semicondutor de tipo de emisión de bordo pode alcanzar unha saída de alta potencia, pero o seu punto de saída é elíptico, a calidade do feixe é deficiente e a forma do feixe debe modificarse cun sistema de conformación do feixe.
O seguinte diagrama mostra a estrutura do láser semicondutor de emisión de bordos. A cavidade óptica do EEL é paralela á superficie do chip semicondutor e emite láser no bordo do chip semicondutor, o que pode realizar a saída láser con alta potencia, alta velocidade e baixo ruído. Non obstante, a saída do feixe láser do EEL xeralmente ten unha sección transversal do 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 de EEL está limitado pola acumulación de calor residual na rexión activa e polos danos ópticos na superficie do semicondutor. Ao aumentar a área da guía de ondas para reducir a acumulación de calor residual na rexión activa para mellorar a disipación da calor, e aumentar a área de saída da luz para reducir a densidade de potencia óptica do feixe para evitar danos ópticos, pódese conseguir unha potencia de saída de ata varios centos de milivatios na estrutura de guía de ondas de modo transversal único.
Para a guía de ondas de 100 mm, un único láser de emisión de bordos pode alcanzar 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 os 100:1, o que require un sistema complexo de conformación do feixe.
Partindo da premisa de que non hai novos avances na tecnoloxía de materiais e na tecnoloxía de crecemento epitaxial, a principal forma de mellorar a potencia de saída dun único chip láser semicondutor é aumentar o ancho da tira da rexión luminosa do chip. Non obstante, aumentar demasiado o ancho da tira é doado producir oscilación transversal de modo de alta orde e oscilación similar a un filamento, o que reducirá en gran medida a uniformidade da saída de luz, e a potencia de saída non aumenta proporcionalmente co ancho da tira, polo que a potencia de saída dun só chip é extremadamente limitada. Para mellorar en gran medida a potencia de saída, xorde a tecnoloxía de matriz. A tecnoloxía integra varias unidades láser no mesmo substrato, de xeito que cada unidade emisora ​​de luz estea aliñada como unha matriz unidimensional na dirección do eixe lento, sempre que se utilice a tecnoloxía de illamento óptico para separar cada unidade emisora ​​de luz na matriz, de xeito que non interfiran entre si, formando unha emisión láser de múltiples aperturas, pode aumentar a potencia de saída de todo o chip aumentando o número de unidades emisoras de luz integradas. Este chip láser semicondutor é un chip de matriz láser semicondutor (LDA), tamén coñecido como barra láser semicondutora.