Endüstri Haberleri

Yeşil lazerlerin optik performansı büyük ölçüde iyileştirildi

2022-03-30
Lazer, yirminci yüzyılda insanlığın en büyük icatlarından biri olarak kabul edilir ve ortaya çıkışı, algılama, iletişim, işleme, görüntüleme ve diğer alanlardaki ilerlemeyi güçlü bir şekilde desteklemiştir. Yarı iletken lazerler, daha erken olgunlaşan ve daha hızlı ilerleyen bir lazer sınıfıdır. Küçük boyut, yüksek verimlilik, düşük maliyet ve uzun ömür özelliklerine sahiptirler, bu nedenle yaygın olarak kullanılırlar. İlk yıllarda, GaAsInP sistemlerine dayalı kızılötesi lazerler, bilgi devriminin temel taşını oluşturdu. . Galyum nitrür lazer (LD), son yıllarda geliştirilen yeni bir optoelektronik cihaz türüdür. GaN malzeme sistemine dayalı lazer, çalışma dalga boyunu orijinal kızılötesinden tüm görünür spektruma ve ultraviyole spektrumuna genişletebilir. İşleme, ulusal savunma, kuantum iletişimi ve diğer alanlar, büyük uygulama beklentileri göstermiştir.
Lazer üretiminin ilkesi, optik kazanç malzemesindeki ışığın, son derece tutarlı faz, frekans ve yayılma yönü ile ışık oluşturmak için optik boşluktaki salınımla yükseltilmesidir. Kenar yayan sırt tipi yarı iletken lazerler için, optik boşluk ışığı üç uzamsal boyutun hepsinde sınırlayabilir. Lazer çıkış yönü boyunca hapsetme, esas olarak rezonans boşluğunun yarılması ve kaplanmasıyla sağlanır. Yatay yönde Optik hapsetme, dikey yönde optik hapsetme, esas olarak sırt şekli tarafından oluşturulan eşdeğer kırılma indisi farkı kullanılarak gerçekleştirilir, dikey yöndeki optik hapsetme ise farklı malzemeler arasındaki kırılma indisi farkıyla gerçekleştirilir. Örneğin, 808 nm kızılötesi lazerin kazanç bölgesi bir GaAs kuantum kuyusudur ve optik hapsetme katmanı, düşük kırılma indisine sahip AlGaAs'dir. GaAs ve AlGaAs malzemelerinin örgü sabitleri hemen hemen aynı olduğu için bu yapı aynı zamanda optik hapsetme sağlamamaktadır. Kafes uyumsuzluğundan kaynaklanan malzeme kalitesi sorunları ortaya çıkabilir.
GaN tabanlı lazerlerde optik hapsetme katmanı olarak genellikle düşük kırılma indeksli AlGaN, dalga kılavuzu katmanı olarak ise yüksek kırılma indeksli (In)GaN kullanılır. Bununla birlikte, emisyon dalga boyu arttıkça, optik sınırlama katmanı ile dalga kılavuzu katmanı arasındaki kırılma indisi farkı sürekli olarak azalır, böylece optik sınırlama katmanının ışık alanı üzerindeki sınırlama etkisi sürekli olarak azalır. Özellikle yeşil lazerlerde, bu tür yapılar ışık alanını sınırlandırmayı başaramadı, böylece ışık alttaki alt katman katmanına sızacak. Hava/alt tabaka/optik sınırlama katmanının ek dalga kılavuzu yapısının varlığı nedeniyle, alt tabakaya sızan ışık kararlı bir mod (alt tabaka modu) oluşturulabilir. Substrat modunun varlığı, dikey yönde optik alan dağılımının artık bir Gauss dağılımı değil, bir "kaliks lobu" olmasına neden olacak ve ışın kalitesinin bozulması şüphesiz cihazın kullanımını etkileyecektir.

Son zamanlarda, önceki optik simülasyon araştırmasının (DOI: 10.1364/OE.389880) sonuçlarına dayanarak, Çin Bilimler Akademisi, Suzhou Nanoteknoloji Enstitüsü'nden Liu Jianping'in araştırma grubu, kafes sabiti ve kırılma indeksi aşağıdaki gibi olan AlInGaN dörtlü malzemesini kullanmayı önerdi. optik hapsetme katmanıyla aynı anda ayarlanmalıdır. Substrat kalıbının ortaya çıkışı, ilgili sonuçlar Çin Ulusal Doğa Bilimleri Vakfı'nın yönettiği ve sponsor olduğu Fundamental Research dergisinde yayınlandı. Araştırmada, deneyciler ilk olarak epitaksiyel büyüme süreci parametrelerini, GaN/Safir şablonunda kademeli akış morfolojisine sahip yüksek kaliteli AlInGaN ince katmanlarını heteroepitaksiyel olarak büyütmek için optimize ettiler. Daha sonra, AlInGaN kalın tabakasının GaN kendi kendini destekleyen substrat üzerindeki homoepitaksiyel hızlandırılmış hızlandırması, yüzeyin, yüzey pürüzlülüğünün artmasına yol açacak ve böylece diğer lazer yapılarının epitaksiyel büyümesini etkileyecek düzensiz sırt morfolojisi görüneceğini gösterir. Araştırmacılar, epitaksiyel büyümenin stres ve morfolojisi arasındaki ilişkiyi analiz ederek, AlInGaN kalın tabakasında biriken sıkıştırma stresinin bu tür morfolojinin ana nedeni olduğunu öne sürdüler ve AlInGaN kalın tabakalarını farklı stres durumlarında büyüterek varsayımı doğruladılar. Son olarak, optimize edilmiş AlInGaN kalın tabakasını yeşil lazerin optik hapsetme tabakasına uygulayarak, substrat modunun oluşumu başarıyla bastırıldı (Şekil 1).


Şekil 1. Sızıntı modu olmayan yeşil lazer, (α) ışık alanının dikey yönde uzak alan dağılımı, (b) nokta diyagramı.

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