Въведение в лазера с ръбово излъчване (EEL)

Въведение в лазера с ръбово излъчване (EEL)
За да се получи високомощностен полупроводников лазерен изход, настоящата технология използва структура с ръбово излъчване. Резонаторът на ръбово излъчващия полупроводников лазер е съставен от естествената дисоциационна повърхност на полупроводниковия кристал, а изходният лъч се излъчва от предния край на лазера. Полупроводниковият лазер с ръбово излъчване може да постигне висока изходна мощност, но изходното му петно ​​е елиптично, качеството на лъча е лошо и формата на лъча трябва да се модифицира със система за оформяне на лъча.
Следната диаграма показва структурата на полупроводников лазер с ръбово излъчване. Оптичната кухина на EEL е успоредна на повърхността на полупроводниковия чип и излъчва лазер в ръба на полупроводниковия чип, което може да реализира лазерен изход с висока мощност, висока скорост и нисък шум. Лазерният лъч, изведен от EEL, обаче обикновено има асиметрично напречно сечение на лъча и голяма ъглова дивергенция, а ефективността на свързване с влакна или други оптични компоненти е ниска.

Увеличението на изходната мощност на EEL е ограничено от натрупването на отпадна топлина в активната област и оптичните повреди върху повърхността на полупроводника. Чрез увеличаване на площта на вълновода, за да се намали натрупването на отпадна топлина в активната област и да се подобри разсейването на топлината, и чрез увеличаване на площта на светлинния изход, за да се намали плътността на оптичната мощност на лъча и да се избегнат оптични повреди, може да се постигне изходна мощност до няколкостотин миливата в структурата на вълновода с единичен напречен режим.
За 100-милиметровия вълновод, един лазер с едно излъчване на ръб може да постигне десетки ватове изходна мощност, но в този момент вълноводът е силно многомодов в равнината на чипа, а съотношението на страните на изходния лъч също достига 100:1, което изисква сложна система за оформяне на лъча.
Изхождайки от предпоставката, че няма нов пробив в технологията на материалите и технологията за епитаксиален растеж, основният начин за подобряване на изходната мощност на един полупроводников лазерен чип е увеличаването на ширината на лентата в светещата област на чипа. Прекаленото увеличаване на ширината на лентата обаче лесно води до напречни трептения от висок порядък и трептения, подобни на нишки, което значително намалява равномерността на светлинния изход. Изходната мощност не се увеличава пропорционално на ширината на лентата, така че изходната мощност на един чип е изключително ограничена. За да се подобри значително изходната мощност, се използва матрична технология. Технологията интегрира множество лазерни устройства върху един и същ субстрат, така че всяко излъчващо светлина устройство е подредено като едноизмерна решетка в посока на бавната ос. С помощта на технология за оптична изолация, всяко излъчващо светлина устройство в решетката се разделя, така че да не си пречат взаимно, образувайки лазер с множество апертури. Можете да увеличите изходната мощност на целия чип, като увеличите броя на интегрираните излъчващи светлина устройства. Този полупроводников лазерен чип е полупроводников лазерен масив (LDA), известен още като полупроводникова лазерна лента.