Ipari hírek

A zöld lézerek optikai teljesítménye jelentősen javult

2022-03-30
A lézert az emberiség egyik legnagyobb találmányának tartják a huszadik században, megjelenése erőteljesen elősegítette az észlelés, a kommunikáció, a feldolgozás, a megjelenítés és más területek előrehaladását. A félvezető lézerek a lézerek egy osztálya, amelyek korábban érnek és gyorsabban fejlődnek. Kis méret, nagy hatékonyság, alacsony költség és hosszú élettartam jellemzi, ezért széles körben használják őket. A korai években a GaAsInP rendszereken alapuló infravörös lézerek tették le az információs forradalom sarokkövét. . A gallium-nitrid lézer (LD) az utóbbi években kifejlesztett új típusú optoelektronikai eszköz. A GaN anyagrendszerre épülő lézer az eredeti infravörös működési hullámhosszt a teljes látható spektrumra és ultraibolya spektrumra tudja kiterjeszteni. A feldolgozás, a honvédelem, a kvantumkommunikáció és más területek nagy alkalmazási kilátásokat mutattak.
A lézergenerálás elve az, hogy az optikai erősítésű anyagban lévő fényt az optikai üregben lévő oszcilláció révén felerősítik, és így nagyon konzisztens fázisú, frekvenciájú és terjedési irányú fény keletkezik. Az élkibocsátó gerinc típusú félvezető lézereknél az optikai üreg mindhárom térbeli dimenzióban korlátozhatja a fényt. A lézerkimeneti irány mentén történő behatárolást főként a rezonáns üreg felhasításával és bevonásával érik el. Vízszintes irányban A függőleges irányú optikai behatárolás főként a gerinc alakja által képzett egyenértékű törésmutató-különbség felhasználásával, míg a függőleges irányú optikai bezártság a különböző anyagok közötti törésmutató különbséggel valósul meg. Például a 808 nm-es infravörös lézer erősítési tartománya egy GaAs kvantumkút, az optikai bezáró réteg pedig alacsony törésmutatójú AlGaAs. Mivel a GaAs és AlGaAs anyagok rácsállandói közel azonosak, ez a struktúra nem ér el egyidejűleg optikai behatárolást. Anyagminőségi problémák merülhetnek fel a rács nem illeszkedése miatt.
A GaN-alapú lézerekben általában az alacsony törésmutatójú AlGaN-t használják optikai bezáró rétegként, és a magas törésmutatójú (In)GaN-t hullámvezető rétegként. Az emissziós hullámhossz növekedésével azonban az optikai határréteg és a hullámvezető réteg közötti törésmutató-különbség folyamatosan csökken, így az optikai korlátozó réteg fénymezőre gyakorolt ​​bezáró hatása folyamatosan csökken. Különösen a zöld lézereknél az ilyen szerkezetek nem tudták korlátozni a fényteret, így a fény az alatta lévő hordozórétegbe szivárog. A levegő/szubsztrát/optikai lezáró réteg járulékos hullámvezető szerkezetének megléte miatt a szubsztrátumba szivárgó fény stabil módú (szubsztrát mód) jön létre. A szubsztrát mód megléte miatt a függőleges irányú optikai téreloszlás már nem Gauss-eloszlás, hanem "kehelylebeny" lesz, és a sugárminőség romlása kétségtelenül befolyásolja az eszköz használatát.

A közelmúltban, korábbi optikai szimulációs kutatások (DOI: 10.1364/OE.389880) eredményei alapján Liu Jianping, a Kínai Tudományos Akadémia Suzhou Nanotechnológiai Intézetének kutatócsoportja olyan AlInGaN kvaterner anyag használatát javasolta, amelynek rácsállandója és törésmutatója alkalmas. az optikai lezáró réteggel egyidejűleg állítható be. A szubsztrát penész megjelenését, az ezzel kapcsolatos eredményeket a Fundamental Research folyóiratban tették közzé, amelyet a Kínai Nemzeti Természettudományi Alapítvány irányít és támogat. A kutatás során a kísérletezők először az epitaxiális növekedési folyamat paramétereit optimalizálták, hogy a GaN/Sapphire sablonon heteroepitaxiálisan magas minőségű AlInGaN vékony rétegeket növesszenek lépcsős áramlási morfológiával. Ezt követően az AlInGaN vastag réteg homoepitaxiális time-lapse a GaN önhordó hordozón azt mutatja, hogy a felület rendezetlen gerincmorfológiájú lesz, ami a felületi érdesség növekedéséhez vezet, így befolyásolva más lézerszerkezetek epitaxiális növekedését. A stressz és az epitaxiális növekedés morfológiája közötti kapcsolat elemzésével a kutatók azt javasolták, hogy az AlInGaN vastag rétegben felhalmozódott nyomófeszültség a fő oka ennek a morfológiának, és megerősítették a sejtést azzal, hogy AlInGaN vastag rétegeket növesztettek különböző feszültségi állapotokban. Végül az optimalizált AlInGaN vastag réteg felvitelével a zöld lézer optikai lezáró rétegébe sikeresen elnyomtuk a szubsztrát mód előfordulását (1. ábra).


1. ábra Zöld lézer szivárgásmentes üzemmóddal, (α) a fénymező távoli eloszlása ​​függőleges irányban, (b) foltdiagram.

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