Riset paling anyar babagan laser semikonduktor warna ganda

Riset paling anyar babagan laser semikonduktor warna ganda

Laser cakram semikonduktor (laser SDL), uga dikenal minangka laser pemancar permukaan rongga njaba vertikal (VECSEL), wis narik kawigaten akeh ing taun-taun pungkasan. Iki nggabungake kaluwihan gain semikonduktor lan resonator solid-state. Iki ora mung efektif ngatasi watesan area emisi dhukungan mode tunggal kanggo laser semikonduktor konvensional, nanging uga nduweni desain celah pita semikonduktor sing fleksibel lan karakteristik gain materi sing dhuwur. Iki bisa dideleng ing macem-macem skenario aplikasi, kayata gangguan rendah.laser jembar garis sempitoutput, generasi pulsa pengulangan dhuwur ultra-cendhak, generasi harmonik urutan dhuwur, lan teknologi bintang pandhuan natrium, lan liya-liyane. Kanthi kemajuan teknologi, syarat sing luwih dhuwur wis diajokake kanggo fleksibilitas dawa gelombang. Contone, sumber cahya koheren dawa gelombang ganda wis nduduhake nilai aplikasi sing dhuwur banget ing bidang sing muncul kayata lidar anti-gangguan, interferometri holografik, komunikasi multiplexing divisi dawa gelombang, generasi inframerah tengah utawa terahertz, lan sisir frekuensi optik multi-warna. Cara entuk emisi warna ganda padhange dhuwur ing laser cakram semikonduktor lan kanthi efektif nyegah kompetisi gain antarane pirang-pirang dawa gelombang mesthi dadi kesulitan riset ing bidang iki.

Bubar iki, ana rong warnalaser semikonduktorTim ing Tiongkok wis ngusulake desain chip inovatif kanggo ngatasi tantangan iki. Liwat riset numerik sing jero, dheweke nemokake manawa ngatur kanthi tepat penyaringan gain sumur kuantum sing ana gandhengane karo suhu lan efek penyaringan mikrokavitas semikonduktor diarepake bisa entuk kontrol fleksibel saka gain warna ganda. Adhedhasar iki, tim kasebut kasil ngrancang chip gain padhange dhuwur 960/1000 nm. Laser iki beroperasi ing mode dhasar cedhak wates difraksi, kanthi padhange output nganti kira-kira 310 MW/cm²sr.

Lapisan gain saka cakram semikonduktor mung kandel sawetara mikrometer, lan rongga mikro Fabry-Perot kawangun ing antarane antarmuka semikonduktor-udara lan reflektor Bragg sing disebarake ing ngisor. Nganggep rongga mikro semikonduktor minangka filter spektral bawaan chip bakal modulasi gain saka sumur kuantum. Sauntara kuwi, efek penyaringan rongga mikro lan gain semikonduktor duwe tingkat hanyutan suhu sing beda. Digabungake karo kontrol suhu, switching lan regulasi dawa gelombang output bisa digayuh. Adhedhasar karakteristik kasebut, tim ngetung lan nyetel puncak gain saka sumur kuantum ing 950 nm ing suhu 300 K, kanthi tingkat hanyutan suhu saka dawa gelombang gain kira-kira 0,37 nm/K. Sabanjure, tim ngrancang faktor kendala longitudinal chip nggunakake metode matriks transmisi, kanthi dawa gelombang puncak kira-kira 960 nm lan 1000 nm. Simulasi nuduhake yen tingkat hanyutan suhu mung 0,08 nm/K. Kanthi nggunakake teknologi deposisi uap kimia logam-organik kanggo pertumbuhan epitaksial lan terus-terusan ngoptimalake proses pertumbuhan, chip gain berkualitas tinggi kasil digawe. Asil pangukuran fotoluminesensi pancen konsisten karo asil simulasi. Kanggo ngurangi beban termal lan entuk transmisi daya dhuwur, proses kemasan chip semikonduktor-berlian wis dikembangake luwih lanjut.

Sawisé ngrampungaké kemasan chip, tim kasebut nglakokaké penilaian lengkap babagan kinerja laser. Ing mode operasi terus-terusan, kanthi ngontrol daya pompa utawa suhu heat sink, dawa gelombang emisi bisa diatur kanthi fleksibel antara 960 nm lan 1000 nm. Nalika daya pompa ana ing kisaran tartamtu, laser uga bisa nggayuh operasi dawa gelombang ganda, kanthi interval dawa gelombang nganti 39,4 nm. Ing wektu iki, daya gelombang terus-terusan maksimum tekan 3,8 W. Sauntara kuwi, laser beroperasi ing mode fundamental cedhak wates difraksi, kanthi faktor kualitas sinar M² mung 1,1 lan padhange nganti kira-kira 310 MW/cm²sr. Tim kasebut uga nglakokaké riset babagan kinerja gelombang kuasi-terus-terusan sakalaserSinyal frekuensi total kasil diamati kanthi nyisipake kristal optik nonlinier LiB₃O₅ menyang rongga resonansi, sing ngonfirmasi sinkronisasi dawa gelombang ganda.

Liwat desain chip sing cerdas iki, kombinasi organik saka penyaringan gain sumur kuantum lan penyaringan mikrokavitas wis digayuh, sing dadi pondasi desain kanggo realisasi sumber laser warna ganda. Babagan indikator kinerja, laser warna ganda chip tunggal iki entuk padhange dhuwur, fleksibilitas dhuwur, lan output sinar koaksial sing tepat. Padhange ana ing tingkat internasional sing unggul ing bidang laser semikonduktor warna ganda chip tunggal saiki. Babagan aplikasi praktis, prestasi iki diarepake bakal ningkatake akurasi deteksi lan kemampuan anti-gangguan lidar multi-warna kanthi efektif ing lingkungan sing kompleks kanthi nggunakake padhange dhuwur lan karakteristik warna ganda. Ing bidang sisir frekuensi optik, output dawa gelombang ganda sing stabil bisa nyedhiyakake dhukungan penting kanggo aplikasi kayata pangukuran spektral sing tepat lan penginderaan optik resolusi dhuwur.