Introducció al làser d'emissió de vores (EEL)

Introducció al làser d'emissió de vores (EEL)
Per obtenir una sortida làser semiconductora d'alta potència, la tecnologia actual consisteix a utilitzar una estructura d'emissió de vora. El ressonador del làser semiconductor d'emissió de vora està compost per la superfície de dissociació natural del cristall semiconductor, i el feix de sortida s'emet des de l'extrem frontal del làser. El làser semiconductor de tipus d'emissió de vora pot aconseguir una sortida d'alta potència, però el seu punt de sortida és el·líptic, la qualitat del feix és deficient i la forma del feix s'ha de modificar amb un sistema de conformació del feix.
El diagrama següent mostra l'estructura del làser semiconductor d'emissió lateral. La cavitat òptica de l'EEL és paral·lela a la superfície del xip semiconductor i emet làser a la vora del xip semiconductor, cosa que permet obtenir una sortida làser d'alta potència, alta velocitat i baix soroll. Tanmateix, la sortida del feix làser de l'EEL generalment té una secció transversal de feix asimètrica i una gran divergència angular, i l'eficiència d'acoblament amb fibra o altres components òptics és baixa.

L'augment de la potència de sortida de l'EEL està limitat per l'acumulació de calor residual a la regió activa i el dany òptic a la superfície del semiconductor. En augmentar l'àrea de la guia d'ones per reduir l'acumulació de calor residual a la regió activa per millorar la dissipació de calor, i augmentar l'àrea de sortida de llum per reduir la densitat de potència òptica del feix per evitar danys òptics, es pot aconseguir una potència de sortida de fins a diversos centenars de mil·liwatts en l'estructura de guia d'ones de mode transversal únic.
Per a la guia d'ones de 100 mm, un únic làser d'emissió de vora pot aconseguir desenes de watts de potència de sortida, però en aquest moment la guia d'ones és altament multimodal en el pla del xip, i la relació d'aspecte del feix de sortida també arriba a 100: 1, cosa que requereix un sistema complex de conformació del feix.
Partint de la premissa que no hi ha cap nou avenç en la tecnologia de materials i la tecnologia de creixement epitaxial, la principal manera de millorar la potència de sortida d'un sol xip làser semiconductor és augmentar l'amplada de la banda de la regió lluminosa del xip. Tanmateix, augmentar massa l'amplada de la banda és fàcil produir oscil·lació de mode d'ordre alt transversal i oscil·lació semblant a un filament, cosa que reduirà considerablement la uniformitat de la sortida de llum, i la potència de sortida no augmenta proporcionalment amb l'amplada de la banda, de manera que la potència de sortida d'un sol xip és extremadament limitada. Per tal de millorar considerablement la potència de sortida, sorgeix la tecnologia de matriu. La tecnologia integra múltiples unitats làser al mateix substrat, de manera que cada unitat emissora de llum s'alinea com una matriu unidimensional en la direcció de l'eix lent, sempre que s'utilitzi la tecnologia d'aïllament òptic per separar cada unitat emissora de llum de la matriu, de manera que no interfereixin entre si, formant un làser de múltiples obertures, podeu augmentar la potència de sortida de tot el xip augmentant el nombre d'unitats emissores de llum integrades. Aquest xip làser semiconductor és un xip de matriu làser semiconductor (LDA), també conegut com a barra làser semiconductora.