Riset paling anyar babagan laser semikonduktor dual-werna

Riset paling anyar babagan laser semikonduktor dual-werna

Laser disk semikonduktor (Laser SDL), uga dikenal minangka laser pemancar permukaan rongga eksternal vertikal (VECSEL), wis narik kawigaten ing taun-taun pungkasan. Iki nggabungake kaluwihan gain semikonduktor lan resonator solid-state. Iku ora mung èfèktif ngenthengake watesan area emisi support single-mode kanggo laser semikonduktor conventional, nanging uga fitur desain bandgap semikonduktor fleksibel lan karakteristik gain materi dhuwur. Bisa dideleng ing macem-macem skenario aplikasi, kayata gangguan swaralaser jembaré sempitoutput, Ultra-singkat dhuwur-Ambalan generasi pulsa, dhuwur-urutan generasi harmonik, lan sodium guide teknologi star, etc. Kanthi kemajuan teknologi, syarat sing luwih dhuwur wis sijine nerusake kanggo keluwesan dawa gelombang sawijining. Contone, sumber cahya koheren dawa gelombang dual wis nuduhake nilai aplikasi sing dhuwur banget ing lapangan sing berkembang kayata lidar anti-interferensi, interferometri holografik, komunikasi multiplexing divisi dawa gelombang, generasi inframerah tengah utawa terahertz, lan sisir frekuensi optik multi-warna. Cara entuk emisi warna ganda sing padhang dhuwur ing laser cakram semikonduktor lan kanthi efektif nyuda kompetisi gain ing antarane pirang-pirang dawa gelombang mesthi dadi kesulitan riset ing lapangan iki.

Bubar, werna duallaser semikonduktortim ing China wis ngajokaken desain chip inovatif kanggo ngatasi tantangan iki. Liwat riset numerik sing jero, dheweke nemokake manawa ngatur panyaring sumur kuantum sing gegandhengan karo suhu lan efek penyaringan microcavity semikonduktor bakal entuk kontrol fleksibel saka gain warna ganda. Adhedhasar iki, tim kasil ngrancang chip gain padhang 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 disk semikonduktor mung sawetara mikrometer nglukis, lan microcavity Fabry-Perot kawangun antarane antarmuka semikonduktor-udhara lan ngisor mbagekke Bragg reflektor. Nambani microcavity semikonduktor minangka Filter spektral dibangun ing chip bakal modulate gain sumur kuantum. Kangge, efek nyaring microcavity lan gain semikonduktor duwe tingkat drift suhu beda. Digabungake karo kontrol suhu, ngoper lan angger-angger dawa gelombang output bisa ngrambah. Adhedhasar karakteristik kasebut, tim ngitung lan nyetel puncak gain sumur kuantum ing 950 nm ing suhu 300 K, kanthi tingkat drift suhu saka dawa gelombang gain kira-kira 0,37 nm/K. Salajengipun, 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 drift suhu mung 0,08 nm / K. Kanthi nggunakake teknologi deposisi uap kimia logam-organik kanggo wutah epitaxial lan terus-terusan ngoptimalake proses wutah, Kripik gain kualitas dhuwur kasil digawe. Asil pangukuran photoluminescence pancen konsisten karo asil simulasi. Kanggo ngenthengake beban termal lan entuk transmisi daya dhuwur, proses kemasan chip semikonduktor-berlian wis dikembangake maneh.

Sawise ngrampungake kemasan chip, tim nindakake penilaian lengkap babagan kinerja laser. Ing mode operasi terus-terusan, kanthi ngontrol daya pompa utawa suhu sink panas, dawa gelombang emisi bisa diatur kanthi fleksibel antarane 960 nm lan 1000 nm. Nalika daya pump ing sawetara tartamtu, laser uga bisa entuk operasi dual-panjang gelombang, karo interval dawa gelombang nganti 39,4 nm. Ing wektu iki, daya gelombang kontinu maksimum tekan 3,8 W. Sauntara kuwi, laser beroperasi ing mode dhasar cedhak watesan difraksi, kanthi faktor kualitas balok M² mung 1,1 lan padhange nganti kira-kira 310 MW/cm²sr. Tim kasebut uga nindakake riset babagan kinerja gelombang quasi-continuous inglaser. Sinyal frekuensi penjumlahan kasil diamati kanthi nglebokake kristal optik nonlinear LiB₃O₅ menyang rongga resonan, ngonfirmasi sinkronisasi dawa gelombang ganda.

Liwat desain chip akale iki, kombinasi organik kuantum uga gain nyaring lan microcavity nyaring wis ngrambah, mbikak dhasar desain kanggo realisasi saka sumber laser dual-werna. Ing babagan indikator kinerja, laser dual-warna chip siji iki entuk padhang dhuwur, keluwesan dhuwur lan output sinar koaksial sing tepat. Padhange ana ing tingkat anjog internasional ing lapangan saiki siji-chip dual-werna laser semikonduktor. Ing babagan aplikasi praktis, prestasi iki diajab bisa ningkatake akurasi deteksi lan kemampuan anti-interferensi lidar multi-warna ing lingkungan sing kompleks kanthi nggunakake padhang dhuwur lan karakteristik warna dual. Ing bidang sisir frekuensi optik, output dual-panjang gelombang sing stabil bisa nyedhiyakake dhukungan penting kanggo aplikasi kayata pangukuran spektral sing tepat lan sensing optik resolusi dhuwur.