Déi lescht Fuerschung iwwer Duebelfaarf-Hallefleiterlaser

Déi lescht Fuerschung iwwer Duebelfaarf-Hallefleiterlaser

Hallefleiter-Scheiwenlaser (SDL-Laseren), och bekannt als vertikal external cavity surface-emitting lasers (VECSEL), hunn an de leschte Jore vill Opmierksamkeet op sech gezunn. Si kombinéiert d'Virdeeler vum Hallefleiterverstärkungsmëttel a Festkierperresonatoren. Si reduzéieren net nëmmen effektiv d'Emissiounsflächebegrenzung vun der Single-Modus-Ënnerstëtzung fir konventionell Hallefleiterlaser, mä si hunn och e flexibles Hallefleiter-Bandlücke-Design an héich Materialverstärkungseigenschaften. Si kënnen an enger breeder Palette vun Uwendungsszenarie gesi ginn, wéi zum Beispill bei geräischere Benotzung.schmuel LinnbreetlaserAusgang, Generatioun vun ultrakuerzen, héichwidderhuelenden Impulser, Generatioun vun harmoneschen héijen Uerdnungen, an Natrium-Leedstärtechnologie, etc. Mat dem Fortschrëtt vun der Technologie goufen méi héich Ufuerderungen un hir Wellelängteflexibilitéit gestallt. Zum Beispill hunn kohärent Liichtquellen mat zwou Wellelängten en extrem héijen Uwendungswäert an opkomende Beräicher wéi Anti-Interferenz-Lidar, holographesch Interferometrie, Wellelängtenmultiplexing-Kommunikatioun, Generatioun am Mëttelinfrarout oder Terahertz, a Multicolor-optesche Frequenzkämme bewisen. Wéi een eng hell Duebelfaarf-Emissioun a Hallefleiter-Scheiwenlaseren erreecht a wéi een de Gewënnkonkurrenz tëscht verschiddene Wellelängten effektiv ënnerdréckt, war ëmmer eng Fuerschungsschwieregkeet an dësem Beräich.

Viru kuerzem, en zweefaarwegeHalbleiterlaserEn Team a China huet en innovativen Chip-Design virgeschloen, fir dës Erausfuerderung unzegoen. Duerch grëndlech numeresch Fuerschung hunn si festgestallt, datt eng präzis Reguléierung vun der temperaturbedingter Quantewell-Verstärkungsfilterung an den Hallefleeder-Mikrokavitéitsfilterungseffekter erwaart gëtt, eng flexibel Kontroll vum Duebelfaarf-Verstärkungsgrad z'erreechen. Op Basis dovun huet d'Team erfollegräich en 960/1000 nm Héichhellegkeets-Verstärkungschip entwéckelt. Dëse Laser funktionéiert am Grondmodus no bei der Diffraktiounsgrenz, mat enger Ausgangshellegkeet vu bis zu ongeféier 310 MW/cm²sr.

D'Verstärkungsschicht vun der Hallefleiterscheif ass nëmmen e puer Mikrometer déck, an eng Fabry-Perot-Mikrokavitéit entsteet tëscht der Hallefleiter-Loft-Grenzfläche an dem ënnen verdeelte Bragg-Reflektor. Wann d'Hallefleetmikrokavitéit als den agebaute Spektralfilter vum Chip behandelt gëtt, gëtt de Verstärkungseffekt vum Quantebrunn moduléiert. Mëttlerweil hunn de Filtereffekt vun der Mikrokavitéit an de Hallefleiterverstärkungseffekt ënnerschiddlech Temperaturdriftsraten. Kombinéiert mat der Temperaturkontroll kann d'Schalten an d'Reguléierung vun den Ausgangswellelängten erreecht ginn. Baséierend op dësen Charakteristiken huet d'Team de Verstärkungspeak vum Quantebrunn op 950 nm bei 300 K Temperatur berechent a festgeluecht, mat enger Temperaturdriftsrate vun der Verstärkungswellelängt vun ongeféier 0,37 nm/K. Duerno huet d'Team de longitudinalen Aschränkungsfaktor vum Chip mat der Transmissiounsmatrixmethod entworf, mat Peakwellelängten vun ongeféier 960 nm respektiv 1000 nm. Simulatioune weisen datt d'Temperaturdriftsrate nëmmen 0,08 nm/K war. Duerch d'Benotzung vun der metallorganescher chemescher Gasoflagerungstechnologie fir epitaktesch Wuesstem an d'kontinuéierlech Optimiséierung vum Wuesstemsprozess konnten héichqualitativ Gain-Chips erfollegräich hiergestallt ginn. D'Miessresultater vun der Photolumineszenz sinn komplett am Aklang mat de Simulatiounsresultater. Fir d'thermesch Belaaschtung ze reduzéieren an eng héich Leeschtungsiwwerdroung z'erreechen, gouf de Verpackungsprozess fir Hallefleiter-Diamant-Chips weiderentwéckelt.

Nodeems d'Chip-Verpackung fäerdeg war, huet d'Team eng ëmfaassend Bewäertung vu senger Laserleistung duerchgefouert. Am kontinuéierleche Betribsmodus kann d'Emissiounswellelängt flexibel tëscht 960 nm an 1000 nm ugepasst ginn, andeems d'Pompelleistung oder d'Kühlkierpertemperatur kontrolléiert ginn. Wann d'Pompelleistung an engem spezifesche Beräich läit, kann de Laser och en Duebelwellelängtebetrieb erreechen, mat engem Wellelängtenintervall vu bis zu 39,4 nm. Zu dësem Zäitpunkt erreecht déi maximal kontinuéierlech Wellekraaft 3,8 W. Mëttlerweil funktionéiert de Laser am Grondmodus no bei der Diffraktiounsgrenz, mat engem Stralqualitéitsfaktor M² vun nëmmen 1,1 an enger Hellegkeet vu bis zu ongeféier 310 MW/cm²sr. D'Team huet och Fuerschung iwwer d'quasi-kontinuéierlech Wellekraaft vun der ... duerchgefouert.LaserDe Sumfrequenzsignal gouf erfollegräich observéiert andeems den netlinearen optesche Kristall LiB₃O₅ an d'Resonanzhöhl agefouert gouf, wat d'Synchroniséierung vun den zwou Wellelängten confirméiert huet.

Duerch dëst genialt Chip-Design gouf déi organesch Kombinatioun vu Quante-Well-Gain-Filterung a Mikrokavitéitsfilterung erreecht, wat eng Design-Grondlag fir d'Realisatioun vun Duebelfaarf-Laserquellen geluecht huet. Wat d'Performance-Indikatoren ugeet, erreecht dësen Eenzelchip-Duebelfaarf-Laser eng héich Hellegkeet, héich Flexibilitéit an eng präzis Koaxialstralausgang. Seng Hellegkeet ass um internationale féierende Niveau am aktuelle Beräich vun den Eenzelchip-Duebelfaarf-Hallefleiterlaser. Wat d'praktesch Uwendung ugeet, gëtt erwaart, datt dës Leeschtung d'Detektiounsgenauegkeet an d'Anti-Interferenz-Fäegkeet vu Multicolor-Lidar a komplexen Ëmfeld effektiv verbessert, andeems seng héich Hellegkeet an Duebelfaarf-Charakteristiken ausgenotzt ginn. Am Beräich vun den optesche Frequenzkämmen kann seng stabil Duebelwellenlängt-Ausgang eng entscheedend Ënnerstëtzung fir Uwendungen wéi präzis Spektralmiessung an héichopléisend optesch Detektioun ubidden.