Industri nyheder

Den optiske ydeevne af grønne lasere er væsentligt forbedret

2022-03-30
Laser anses for at være en af ​​menneskehedens største opfindelser i det tyvende århundrede, og dens udseende har stærkt fremmet fremskridtene inden for detektion, kommunikation, behandling, visning og andre områder. Halvlederlasere er en klasse af lasere, der modnes tidligere og udvikler sig hurtigere. De har egenskaberne lille størrelse, høj effektivitet, lave omkostninger og lang levetid, så de er meget udbredt. I de tidlige år lagde infrarøde lasere baseret på GaAsInP-systemer hjørnestenen i informationsrevolutionen. . Galliumnitridlaser (LD) er en ny type optoelektronisk enhed udviklet i de seneste år. Laseren baseret på GaN materialesystem kan udvide arbejdsbølgelængden fra den oprindelige infrarøde til hele det synlige spektrum og ultraviolette spektrum. Forarbejdning, nationalt forsvar, kvantekommunikation og andre områder har vist store anvendelsesmuligheder.
Princippet for lasergenerering er, at lyset i det optiske forstærkningsmateriale forstærkes ved oscillation i det optiske hulrum for at danne lys med meget konsistent fase, frekvens og udbredelsesretning. For kant-emitterende ridge-type halvlederlasere kan det optiske hulrum begrænse lys i alle tre rumlige dimensioner. Indeslutningen langs laseroutputretningen opnås hovedsageligt ved at spalte og belægge resonanshulrummet. I vandret retning Den optiske indeslutning i lodret retning er hovedsageligt realiseret ved at bruge den ækvivalente brydningsindeksforskel dannet af rygningsformen, mens den optiske indeslutning i lodret retning realiseres af brydningsindeksforskellen mellem forskellige materialer. For eksempel er forstærkningsområdet af den 808 nm infrarøde laser en GaAs kvantebrønd, og det optiske indeslutningslag er AlGaAs med et lavt brydningsindeks. Da gitterkonstanterne for GaAs- og AlGaAs-materialer er næsten de samme, opnår denne struktur ikke optisk indeslutning på samme tid. Materialekvalitetsproblemer på grund af gittermismatch kan opstå.
I GaN-baserede lasere bruges AlGaN med lavt brydningsindeks normalt som det optiske indeslutningslag, og (In)GaN med højt brydningsindeks bruges som bølgelederlaget. Men efterhånden som emissionsbølgelængden øges, falder brydningsindeksforskellen mellem det optiske indeslutningslag og bølgelederlaget kontinuerligt, således at indeslutningsvirkningen af ​​det optiske indeslutningslag på lysfeltet aftager kontinuerligt. Især i grønne lasere har sådanne strukturer ikke været i stand til at begrænse lysfeltet, så lyset vil lække ind i det underliggende substratlag. På grund af eksistensen af ​​den ekstra bølgelederstruktur af luft/substrat/optisk indeslutningslaget, kan lyset, der er lækket ind i substratet, dannes. En stabil tilstand (substrattilstand) dannes. Eksistensen af ​​substrattilstanden vil medføre, at den optiske feltfordeling i lodret retning ikke længere er en Gauss-fordeling, men en "bægerlobe", og forringelsen af ​​strålekvaliteten vil uden tvivl påvirke brugen af ​​enheden.

For nylig, baseret på resultaterne af tidligere optisk simuleringsforskning (DOI: 10.1364/OE.389880), foreslog forskningsgruppen Liu Jianping fra Suzhou Institute of Nanotechnology, Chinese Academy of Sciences at bruge AlInGaN kvartært materiale, hvis gitterkonstant og brydningsindeks kan justeres samtidig med det optiske indeslutningslag. Fremkomsten af ​​substratet skimmel, de relaterede resultater blev offentliggjort i Fundamental Research journal, som er instrueret og sponsoreret af National Natural Science Foundation of China. I forskningen optimerede forsøgslederne først de epitaksielle vækstprocesparametre til heteroepitaxialt at dyrke AlInGaN-tynde lag af høj kvalitet med trinstrømsmorfologi på GaN/Sapphire-skabelonen. Efterfølgende viser den homoepitaxiale time-lapse af AlInGaN tykt lag på det GaN selvbærende substrat, at overfladen vil fremstå uordnet rygmorfologi, hvilket vil føre til stigningen af ​​overfladeruhed og dermed påvirke den epitaksiale vækst af andre laserstrukturer. Ved at analysere forholdet mellem stress og morfologi af epitaksial vækst foreslog forskerne, at trykspændingen akkumuleret i det tykke AlInGaN lag er hovedårsagen til en sådan morfologi, og bekræftede formodningen ved at dyrke AlInGaN tykke lag i forskellige stresstilstande. Endelig, ved at påføre det optimerede AlInGaN tykke lag i det optiske indeslutningslag af den grønne laser, blev forekomsten af ​​substrattilstanden med succes undertrykt (fig. 1).


Figur 1. Grøn laser uden lækagetilstand, (α) fjernfeltfordeling af lysfelt i lodret retning, (b) spotdiagram.

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