industri nyheter

Den optiska prestandan hos gröna lasrar är avsevärt förbättrad

2022-03-30
Laser anses vara en av mänsklighetens största uppfinningar under det tjugonde århundradet, och dess utseende har starkt främjat framstegen inom upptäckt, kommunikation, bearbetning, visning och andra områden. Halvledarlasrar är en klass av lasrar som mognar tidigare och utvecklas snabbare. De har egenskaperna för liten storlek, hög effektivitet, låg kostnad och lång livslängd, så de används ofta. Under de första åren lade infraröda lasrar baserade på GaAsInP-system hörnstenen till informationsrevolutionen. . Galliumnitridlaser (LD) är en ny typ av optoelektronisk enhet som utvecklats under de senaste åren. Lasern baserad på GaN materialsystem kan expandera arbetsvåglängden från det ursprungliga infraröda till hela det synliga spektrumet och ultravioletta spektrumet. Bearbetning, nationellt försvar, kvantkommunikation och andra områden har visat stora ansökningsmöjligheter.
Principen för lasergenerering är att ljuset i det optiska förstärkningsmaterialet förstärks genom oscillation i den optiska kaviteten för att bilda ljus med mycket konsekvent fas, frekvens och utbredningsriktning. För kantutsändande halvledarlasrar av åstyp kan den optiska kaviteten begränsa ljus i alla tre rumsliga dimensioner. Instängningen längs laserutgångsriktningen uppnås huvudsakligen genom att klyva och belägga resonanshålrummet. I horisontell riktning Den optiska inneslutningen i vertikal riktning realiseras huvudsakligen genom att använda den ekvivalenta brytningsindexskillnaden som bildas av åsformen, medan den optiska inneslutningen i vertikal riktning realiseras av skillnaden i brytningsindex mellan olika material. Till exempel är förstärkningsområdet för den 808 nm infraröda lasern en GaAs-kvantbrunn, och det optiska inneslutningsskiktet är AlGaAs med ett lågt brytningsindex. Eftersom gitterkonstanterna för GaAs- och AlGaAs-material är nästan desamma, uppnår denna struktur inte optisk inneslutning samtidigt. Materialkvalitetsproblem på grund av gallerfel kan uppstå.
I GaN-baserade lasrar används vanligtvis AlGaN med lågt brytningsindex som det optiska inneslutningsskiktet, och (In)GaN med högt brytningsindex används som vågledarskiktet. När emissionsvåglängden ökar, minskar emellertid brytningsindexskillnaden mellan det optiska inneslutningsskiktet och vågledarskiktet kontinuerligt, så att det optiska inneslutningsskiktets inneslutningseffekt på ljusfältet minskar kontinuerligt. Speciellt i gröna lasrar har sådana strukturer inte kunnat begränsa ljusfältet, så att ljuset kommer att läcka in i det underliggande substratskiktet. På grund av förekomsten av den ytterligare vågledarstrukturen av luft/substrat/optiskt inneslutningsskikt, kan ljuset som läcker in i substratet bildas. Ett stabilt läge (substratläge) bildas. Förekomsten av substratmoden kommer att göra att den optiska fältfördelningen i vertikal riktning inte längre är en Gauss-fördelning, utan en "begerlob", och försämringen av strålkvaliteten kommer utan tvekan att påverka användningen av anordningen.

Nyligen, baserat på resultaten från tidigare optisk simuleringsforskning (DOI: 10.1364/OE.389880), föreslog forskargruppen Liu Jianping från Suzhou Institute of Nanotechnology, Chinese Academy of Sciences att använda AlInGaN kvartärt material vars gitterkonstant och brytningsindex kan justeras samtidigt som det optiska inneslutningsskiktet. Uppkomsten av substratet mögel, de relaterade resultaten publicerades i tidskriften Fundamental Research, som är regisserad och sponsrad av National Natural Science Foundation of China. I forskningen optimerade experimentörerna först de epitaxiella tillväxtprocessparametrarna för att heteroepitaxialt odla högkvalitativa AlInGaN-tunna lager med stegflödesmorfologi på GaN/Sapphire-mallen. Därefter visar den homoepitaxiala tidsförloppet av AlInGaN tjockt skikt på det självbärande GaN-substratet att ytan kommer att verka oordnad åsmorfologi, vilket kommer att leda till ökningen av ytjämnhet, vilket påverkar den epitaxiella tillväxten av andra laserstrukturer. Genom att analysera sambandet mellan stress och morfologi av epitaxiell tillväxt, föreslog forskarna att den tryckspänning som ackumulerats i det tjocka AlInGaN-skiktet är huvudorsaken till sådan morfologi, och bekräftade gissningarna genom att växa AlInGaN-tjocka lager i olika stresstillstånd. Slutligen, genom att applicera det optimerade AlInGaN tjocka lagret i det optiska inneslutningsskiktet av den gröna lasern, undertrycktes förekomsten av substratläget framgångsrikt (Fig. 1).


Figur 1. Grön laser utan läckageläge, (α) fjärrfältsfördelning av ljusfält i vertikal riktning, (b) punktdiagram.

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