ఇండస్ట్రీ వార్తలు

గ్రీన్ లేజర్స్ యొక్క ఆప్టికల్ పనితీరు బాగా మెరుగుపడింది

2022-03-30
లేజర్ ఇరవయ్యవ శతాబ్దంలో మానవజాతి యొక్క గొప్ప ఆవిష్కరణలలో ఒకటిగా పరిగణించబడుతుంది మరియు దాని రూపాన్ని గుర్తించడం, కమ్యూనికేషన్, ప్రాసెసింగ్, ప్రదర్శన మరియు ఇతర రంగాల పురోగతిని బలంగా ప్రోత్సహించింది. సెమీకండక్టర్ లేజర్‌లు ముందుగా పరిపక్వం చెంది వేగంగా అభివృద్ధి చెందే లేజర్‌ల తరగతి. అవి చిన్న పరిమాణం, అధిక సామర్థ్యం, ​​తక్కువ ఖర్చు మరియు సుదీర్ఘ జీవిత లక్షణాలను కలిగి ఉంటాయి, కాబట్టి అవి విస్తృతంగా ఉపయోగించబడుతున్నాయి. ప్రారంభ సంవత్సరాల్లో, GaAsInP వ్యవస్థలపై ఆధారపడిన ఇన్‌ఫ్రారెడ్ లేజర్‌లు సమాచార విప్లవానికి మూలస్తంభంగా నిలిచాయి. . గాలియం నైట్రైడ్ లేజర్ (LD) అనేది ఇటీవలి సంవత్సరాలలో అభివృద్ధి చేయబడిన కొత్త రకం ఆప్టోఎలక్ట్రానిక్ పరికరం. GaN మెటీరియల్ సిస్టమ్‌పై ఆధారపడిన లేజర్ పని తరంగదైర్ఘ్యాన్ని అసలైన ఇన్‌ఫ్రారెడ్ నుండి మొత్తం కనిపించే స్పెక్ట్రం మరియు అతినీలలోహిత వర్ణపటం వరకు విస్తరించగలదు. ప్రాసెసింగ్, జాతీయ రక్షణ, క్వాంటం కమ్యూనికేషన్ మరియు ఇతర రంగాలు గొప్ప అప్లికేషన్ అవకాశాలను చూపించాయి.
లేజర్ ఉత్పత్తి సూత్రం ఏమిటంటే, ఆప్టికల్ గెయిన్ మెటీరియల్‌లోని కాంతి ఆప్టికల్ కేవిటీలో డోలనం ద్వారా అధిక స్థిరమైన దశ, ఫ్రీక్వెన్సీ మరియు ప్రచారం దిశతో కాంతిని ఏర్పరుస్తుంది. ఎడ్జ్-ఎమిటింగ్ రిడ్జ్-టైప్ సెమీకండక్టర్ లేజర్‌ల కోసం, ఆప్టికల్ కేవిటీ మూడు ప్రాదేశిక పరిమాణాలలో కాంతిని పరిమితం చేస్తుంది. లేజర్ అవుట్‌పుట్ దిశలో నిర్బంధం ప్రధానంగా ప్రతిధ్వనించే కుహరాన్ని చీల్చడం మరియు పూత చేయడం ద్వారా సాధించబడుతుంది. క్షితిజ సమాంతర దిశలో నిలువు దిశలో ఆప్టికల్ నిర్బంధం ప్రధానంగా రిడ్జ్ ఆకారం ద్వారా ఏర్పడిన సమానమైన వక్రీభవన సూచిక వ్యత్యాసాన్ని ఉపయోగించడం ద్వారా గ్రహించబడుతుంది, అయితే నిలువు దిశలోని ఆప్టికల్ నిర్బంధం వివిధ పదార్థాల మధ్య వక్రీభవన సూచిక వ్యత్యాసం ద్వారా గ్రహించబడుతుంది. ఉదాహరణకు, 808 nm ఇన్‌ఫ్రారెడ్ లేజర్ యొక్క లాభ ప్రాంతం GaAs క్వాంటం బావి, మరియు ఆప్టికల్ నిర్బంధ పొర AlGaAs తక్కువ వక్రీభవన సూచికతో ఉంటుంది. GaAs మరియు AlGaAs పదార్థాల జాలక స్థిరాంకాలు దాదాపు ఒకే విధంగా ఉంటాయి కాబట్టి, ఈ నిర్మాణం ఒకే సమయంలో ఆప్టికల్ నిర్బంధాన్ని సాధించదు. లాటిస్ అసమతుల్యత కారణంగా మెటీరియల్ నాణ్యత సమస్యలు తలెత్తవచ్చు.
GaN-ఆధారిత లేజర్‌లలో, తక్కువ వక్రీభవన సూచిక కలిగిన AlGaN సాధారణంగా ఆప్టికల్ నిర్బంధ పొరగా ఉపయోగించబడుతుంది మరియు (In)GaN అధిక వక్రీభవన సూచికతో వేవ్‌గైడ్ లేయర్‌గా ఉపయోగించబడుతుంది. అయినప్పటికీ, ఉద్గార తరంగదైర్ఘ్యం పెరిగేకొద్దీ, ఆప్టికల్ నిర్బంధ పొర మరియు వేవ్‌గైడ్ పొర మధ్య వక్రీభవన సూచిక వ్యత్యాసం నిరంతరం తగ్గుతుంది, తద్వారా కాంతి క్షేత్రంపై ఆప్టికల్ నిర్బంధ పొర యొక్క నిర్బంధ ప్రభావం నిరంతరం తగ్గుతుంది. ముఖ్యంగా ఆకుపచ్చ లేజర్‌లలో, అటువంటి నిర్మాణాలు కాంతి క్షేత్రాన్ని పరిమితం చేయలేకపోయాయి, తద్వారా కాంతి అంతర్లీన ఉపరితల పొరలోకి లీక్ అవుతుంది. గాలి/సబ్‌స్ట్రేట్/ఆప్టికల్ కాన్ఫిన్‌మెంట్ లేయర్ యొక్క అదనపు వేవ్‌గైడ్ స్ట్రక్చర్ ఉనికి కారణంగా, సబ్‌స్ట్రేట్‌లోకి లీక్ అయిన కాంతి స్థిరమైన మోడ్ (సబ్‌స్ట్రేట్ మోడ్) ఏర్పడుతుంది. సబ్‌స్ట్రేట్ మోడ్ యొక్క ఉనికి నిలువు దిశలో ఆప్టికల్ ఫీల్డ్ డిస్ట్రిబ్యూషన్ ఇకపై గాస్సియన్ డిస్ట్రిబ్యూషన్‌గా ఉండదు, కానీ "కాలిక్స్ లోబ్", మరియు బీమ్ నాణ్యత క్షీణించడం నిస్సందేహంగా పరికరం వినియోగాన్ని ప్రభావితం చేస్తుంది.

ఇటీవల, మునుపటి ఆప్టికల్ సిమ్యులేషన్ పరిశోధన (DOI: 10.1364/OE.389880) ఫలితాల ఆధారంగా, చైనీస్ అకాడమీ ఆఫ్ సైన్సెస్‌లోని సుజౌ ఇన్‌స్టిట్యూట్ ఆఫ్ నానోటెక్నాలజీకి చెందిన లియు జియాన్‌పింగ్ పరిశోధనా బృందం AlInGaN క్వాటర్నరీ మెటీరియల్‌ని ఉపయోగించాలని ప్రతిపాదించింది, దీని లాటిస్ స్థిరంగా మరియు వక్రీభవన సూచిక ఉంటుంది. ఆప్టికల్ నిర్బంధ పొర వలె అదే సమయంలో సర్దుబాటు చేయబడుతుంది. సబ్‌స్ట్రేట్ అచ్చు యొక్క ఆవిర్భావం, సంబంధిత ఫలితాలు ఫండమెంటల్ రీసెర్చ్ జర్నల్‌లో ప్రచురించబడ్డాయి, ఇది నేషనల్ నేచురల్ సైన్స్ ఫౌండేషన్ ఆఫ్ చైనా ద్వారా దర్శకత్వం వహించబడింది మరియు స్పాన్సర్ చేయబడింది. పరిశోధనలో, GaN/Sapphire టెంప్లేట్‌పై స్టెప్ ఫ్లో మోర్ఫాలజీతో అధిక-నాణ్యత AlInGaN పలుచని పొరలను హెటెరోపిటాక్సియల్‌గా పెంచడానికి ప్రయోగాత్మకులు మొదట ఎపిటాక్సియల్ గ్రోత్ ప్రాసెస్ పారామితులను ఆప్టిమైజ్ చేశారు. తదనంతరం, GaN స్వీయ-సహాయక ఉపరితలంపై AlInGaN మందపాటి పొర యొక్క హోమోపిటాక్సియల్ టైమ్-లాప్స్ ఉపరితలం అస్తవ్యస్తమైన రిడ్జ్ పదనిర్మాణం కనిపిస్తుంది, ఇది ఉపరితల కరుకుదనం పెరుగుదలకు దారి తీస్తుంది, తద్వారా ఇతర లేజర్ నిర్మాణాల ఎపిటాక్సియల్ పెరుగుదలను ప్రభావితం చేస్తుంది. ఎపిటాక్సియల్ పెరుగుదల యొక్క ఒత్తిడి మరియు పదనిర్మాణం మధ్య సంబంధాన్ని విశ్లేషించడం ద్వారా, పరిశోధకులు AlInGaN మందపాటి పొరలో పేరుకుపోయిన సంపీడన ఒత్తిడి అటువంటి పదనిర్మాణ శాస్త్రానికి ప్రధాన కారణమని ప్రతిపాదించారు మరియు వివిధ ఒత్తిడి స్థితులలో AlInGaN మందపాటి పొరలను పెంచడం ద్వారా ఊహను నిర్ధారించారు. చివరగా, గ్రీన్ లేజర్ యొక్క ఆప్టికల్ నిర్బంధ పొరలో ఆప్టిమైజ్ చేయబడిన AlInGaN మందపాటి పొరను వర్తింపజేయడం ద్వారా, సబ్‌స్ట్రేట్ మోడ్ యొక్క సంభవం విజయవంతంగా అణిచివేయబడింది (Fig. 1).


మూర్తి 1. లీకేజ్ మోడ్ లేని గ్రీన్ లేజర్, (α) నిలువు దిశలో కాంతి క్షేత్రం యొక్క దూర-క్షేత్ర పంపిణీ, (బి) స్పాట్ రేఖాచిత్రం.

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