Új egymódusú félvezető lézer jött létre: Egyidejű nagy teljesítmény és méret skálázás
A Kaliforniai Egyetem, Berkeley (UC Berkeley) kutatói a közelmúltban kifejlesztettek egy új típusú félvezető lézert, a BerkSEL-t. Az eredményeket a Nature folyóiratban tették közzé június 29-én.
A Berkley felszíni emissziós lézer (BerkSEL) vázlata, a szivattyúsugár kék és a lézersugár piros.
Az egymódusú lézerek méretének és teljesítményének egyidejű növelése kihívást jelent az optikában, amióta az első lézer 1960-ban megépült. És ez a munka azt mutatja, hogy a méretnek nem kell a koherencia árán mennie, ami lehetővé teszi a lézerek nagyobb teljesítményét. stabil és nagyobb távolságokat is megtesz számos alkalmazásban.
Boubacar Kanté, a Berkeley-i Kaliforniai Egyetem Villamosmérnöki és Számítástechnikai Tanszékének docense, valamint a Lawrence Berkeley Nemzeti Laboratórium Anyagtudományi Osztályának tudósai által vezetett kutatócsoport egy félvezető filmet mutatott be egységesen. elhelyezett és azonos méretű lyukperforációk, amelyek méretezhető lézerüregként működhetnek. Az eredmények azt mutatják, hogy a lézersugár konzisztens egyetlen hullámhosszt bocsát ki, függetlenül a lézerüreg méretétől.
A hagyományos lézereknél a koherens, egyhullámhosszú irányított fény elkezd felbomlani, ahogy a lézerüreg mérete nő. A standard megoldás egy külső mechanizmus, például egy hullámvezető használata a nyaláb erősítésére, azonban ez sok helyet foglal el. A külső erősítés szükségességének kiküszöbölésével a kutatók csökkenthetik a számítógépes chipek és más lézerfüggő alkatrészek méretét és növelhetik azok hatékonyságát.
Ez a munka különösen a függőleges üreges felületet kibocsátó lézer (VCSEL) technológiára vonatkozik. A VCSELS-ben a fényt függőlegesen bocsátják ki a chip felső felületéről. a VCSEL-ek jellemzően csak néhány mikron szélesek, és a jelenlegi stratégia az, hogy növeljék a teljesítményüket, hogy több száz egyedi VCSEL-t csoportosítanak össze. Mivel a lézerek függetlenek, különböző fázisokkal és hullámhosszakkal rendelkeznek, így teljesítményeik nem kombinálódnak koherensen – ami elfogadható az olyan alkalmazásokban, mint az arcfelismerés, de teljesen kivitelezhetetlen olyan alkalmazásokban, ahol a pontosság kritikus, például kommunikáció vagy műtét.
Az UC Berkeley-ben kifejlesztett "BerkSEL" lézerkonstrukció hatékonyabb egymódusú fénykibocsátást tesz lehetővé, elsősorban a vékony filmekben lévő lyukakon áthaladó fény fizikai tulajdonságain alapul. Az általuk kifejlesztett fólia egy 200-nm vastag indium-gallium-arzenid-foszfid (egy száloptikában és távközlési technológiában általánosan használt félvezető). A kutatók megjegyzik, hogy ezeket a szabályos lyukakat fotolitográfiával maratják, és rögzített méretűnek, formájúnak és távolságúaknak kell lenniük – Dirac-pontokként képesek működni, ami a kétdimenziós anyagok topológiai jellemzője, amely az energia lineáris diszperzióján alapul.
Továbbá, mivel az egyik pontból a másikba terjedő fény fázisa egyenlő a törésmutató és a megtett távolság szorzatával. Mivel a Dirac pontban a törésmutató nulla, a félvezető különböző részeiből kibocsátott fény pontosan ugyanabban a fázisban van, ezért optikailag azonos. Walid Redjem, a tanulmány társszerzője és az EECS posztdoktori ösztöndíjasa azt mondta: "A tanulmányunkban szereplő film körülbelül 3,{2}} lyukkal rendelkezik, de elméletileg egymillió vagy egymilliárd lyuk is lehet, és az eredmény ugyanaz lenne."
A kutatók most nagy energiájú impulzuslézert használnak a BerkSEL eszköz optikai pumpálására és tápellátására, valamint az egyes rekesznyílásokból származó emisszió mérésére egy közeli infravörös spektroszkópiára optimalizált konfokális mikroszkóp segítségével. A tervezési specifikációk, például a rekesznyílás méretének és a félvezető anyagának módosításával a „BerkSELs” félvezető lézerek különböző célhullámhosszakon bocsáthatnak ki.
Ha többet szeretne megtudni az MRJ-Laserről, látogasson el a következő oldalra:
Lézeres tisztítógép:https://www.mrj-laserclean.com/laser-cleaning-machine/
Lézeres jelölőgép:https://www.mrj-laserclean.com/laser-marking-machine/
Lézeres hegesztőgép:https://www.mrj-laserclean.com/laser-welding-machine/
