Pramonės naujienos

Žaliųjų lazerių optinės savybės labai pagerėjo

2022-03-30
Lazeris laikomas vienu didžiausių XX amžiaus žmonijos išradimų, o jo išvaizda stipriai paskatino aptikimo, ryšio, apdorojimo, rodymo ir kitų sričių pažangą. Puslaidininkiniai lazeriai yra lazerių klasė, kuri subręsta anksčiau ir progresuoja greičiau. Jie pasižymi mažo dydžio, didelio efektyvumo, mažų sąnaudų ir ilgaamžiškumo savybėmis, todėl yra plačiai naudojami. Pirmaisiais metais infraraudonųjų spindulių lazeriai, pagrįsti GaAsInP sistemomis, padėjo kertinį informacinės revoliucijos akmenį. . Galio nitrido lazeris (LD) yra naujo tipo optoelektroninis prietaisas, sukurtas pastaraisiais metais. GaN medžiagų sistemos pagrindu veikiantis lazeris gali išplėsti darbinį bangos ilgį nuo pradinio infraraudonųjų spindulių iki viso matomo ir ultravioletinio spektro. Apdorojimas, krašto apsauga, kvantinė komunikacija ir kitos sritys parodė puikias taikymo perspektyvas.
Lazerio generavimo principas yra tas, kad šviesa optinio stiprinimo medžiagoje yra sustiprinama svyruojant optinėje ertmėje, kad susidarytų šviesa su labai nuoseklia faze, dažniu ir sklidimo kryptimi. Kraštą spinduliuojantiems kraigo tipo puslaidininkiniams lazeriams optinė ertmė gali apriboti šviesą visais trimis erdviniais matmenimis. Apribojimas išilgai lazerio išėjimo krypties daugiausia pasiekiamas suskaidant ir padengiant rezonansinę ertmę. Horizontalioje kryptimi Optinis uždarymas vertikalia kryptimi daugiausia realizuojamas naudojant lygiavertį lūžio rodiklio skirtumą, kurį sudaro kraigo forma, o optinis uždarymas vertikalia kryptimi realizuojamas skirtingų medžiagų lūžio rodiklio skirtumu. Pavyzdžiui, 808 nm infraraudonųjų spindulių lazerio stiprinimo sritis yra GaAs kvantinis šulinys, o optinio izoliavimo sluoksnis yra AlGaAs su mažu lūžio rodikliu. Kadangi GaAs ir AlGaAs medžiagų gardelės konstantos yra beveik vienodos, ši struktūra tuo pačiu metu nepasiekia optinio uždarymo. Gali kilti medžiagų kokybės problemų dėl grotelių neatitikimo.
GaN pagrindu pagamintuose lazeriuose AlGaN su mažu lūžio rodikliu paprastai naudojamas kaip optinis uždarymo sluoksnis, o (In) GaN su dideliu lūžio rodikliu naudojamas kaip bangolaidžio sluoksnis. Tačiau didėjant emisijos bangos ilgiui, lūžio rodiklio skirtumas tarp optinio izoliavimo sluoksnio ir bangolaidžio sluoksnio nuolat mažėja, todėl optinio izoliavimo sluoksnio uždarymo poveikis šviesos laukui nuolat mažėja. Ypač žaliuose lazeriuose tokios struktūros negalėjo apriboti šviesos lauko, todėl šviesa nutekės į pagrindinį substrato sluoksnį. Dėl papildomos oro/padėklo/optinės izoliacijos sluoksnio bangolaidžio struktūros egzistavimo į substratą nutekėjusi šviesa gali būti Susidaro stabilus režimas (padėklo režimas). Dėl substrato režimo optinio lauko pasiskirstymas vertikalia kryptimi nebebus Gauso skirstinys, o „taurelės skiltis“, o pluošto kokybės pablogėjimas neabejotinai turės įtakos įrenginio naudojimui.

Neseniai, remdamasi ankstesnių optinio modeliavimo tyrimų rezultatais (DOI: 10.1364/OE.389880), Kinijos mokslų akademijos Sudžou nanotechnologijų instituto Liu Jianpingo tyrimų grupė pasiūlė naudoti AlInGaN ketvirtinę medžiagą, kurios gardelės konstanta ir lūžio rodiklis gali sureguliuoti tuo pačiu metu kaip ir optinio izoliavimo sluoksnis. Substrato pelėsių atsiradimas, susiję rezultatai buvo paskelbti Fundamental Research žurnale, kuriam vadovauja ir remia Kinijos nacionalinis gamtos mokslų fondas. Tyrimo metu eksperimentuotojai pirmiausia optimizavo epitaksinio augimo proceso parametrus, kad heteroepitaksiškai išaugintų aukštos kokybės AlInGaN plonus sluoksnius su žingsninio srauto morfologija GaN / Sapphire šablone. Vėliau AlInGaN storio sluoksnio homoepitaksinis laikas ant GaN savaiminio pagrindo rodo, kad paviršius atrodys netvarkingos keteros morfologija, o tai padidins paviršiaus šiurkštumą, taip paveikdamas kitų lazerinių struktūrų epitaksinį augimą. Analizuodami streso ir epitaksinio augimo morfologijos ryšį, mokslininkai pasiūlė, kad AlInGaN storio sluoksnyje susikaupęs gniuždymo įtempis yra pagrindinė tokios morfologijos priežastis, ir patvirtino spėjimą, augindami AlInGaN storus sluoksnius skirtingose ​​​​įtempių būsenose. Galiausiai, pritaikius optimizuotą AlInGaN storio sluoksnį žaliojo lazerio optinio uždarymo sluoksnyje, substrato režimo atsiradimas buvo sėkmingai slopinamas (1 pav.).


1 pav. Žalias lazeris be nuotėkio režimo, (α) tolimojo lauko šviesos lauko pasiskirstymas vertikalia kryptimi, (b) taško diagrama.

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