Ustvarjen nov polprevodniški laser z enim načinom: hkratno skaliranje visoke moči in velikosti
Raziskovalci na kalifornijski univerzi Berkeley (UC Berkeley) so nedavno razvili novo vrsto polprevodniškega laserja, imenovanega BerkSEL. Rezultati so bili objavljeni v reviji Nature 29. junija.
Shema površinskega emisijskega laserja Berkley (BerkSEL), z žarkom črpalke v modri barvi in laserskim žarkom v rdeči barvi.
Hkratno povečanje velikosti in moči enomodnih laserjev je izziv v optiki, odkar je bil leta 1960 zgrajen prvi laser. In to delo kaže, da velikosti ni nujno, da gre za ceno koherence, ki omogoča, da so laserji močnejši stabilen in pokriva daljše razdalje v številnih aplikacijah.
Skupina raziskovalcev pod vodstvom Boubacarja Kantéja, izrednega profesorja na oddelku za elektrotehniko in računalništvo (EECS) na kalifornijski univerzi v Berkeleyju, in znanstveniki v oddelku za znanost o materialih v nacionalnem laboratoriju Lawrence Berkeley so prikazali polprevodniški film z enakomerno razmaknjene in enako velike perforacije lukenj, ki lahko delujejo kot razširljiva laserska votlina. Rezultati kažejo, da laserski žarek oddaja enakomerno eno valovno dolžino ne glede na velikost te laserske votline.
Pri običajnih laserjih začne koherentna usmerjena svetloba z eno valovno dolžino razpadati, ko se laserska votlina povečuje. Standardna rešitev je uporaba zunanjega mehanizma, kot je valovod za ojačanje žarka, vendar to zavzame veliko prostora. Z odpravo potrebe po zunanjem ojačanju lahko raziskovalci zdaj zmanjšajo velikost in povečajo učinkovitost računalniških čipov in drugih od laserja odvisnih komponent.
To delo je še posebej pomembno za tehnologijo laserja, ki oddaja površino z navpično votlino (VCSEL). V VCSELS se svetloba oddaja navpično z zgornje površine čipa. VCSEL-i so običajno široki le nekaj mikronov in trenutna strategija, ki se uporablja za povečanje njihove moči, je združevanje več sto posameznih VCSEL-ov skupaj. Ker so laserji neodvisni, imajo različne faze in valovne dolžine, zato se njihove moči ne kombinirajo koherentno – kar je sprejemljivo v aplikacijah, kot je prepoznavanje obraza, vendar popolnoma neizvedljivo v aplikacijah, kjer je natančnost kritična, kot so komunikacije ali kirurgija.
Laserska zasnova "BerkSEL", razvita na UC Berkeley, omogoča učinkovitejše enosmerno oddajanje svetlobe, ki temelji predvsem na fizikalnih lastnostih svetlobe, ki prehaja skozi luknje v tankih filmih. Film, ki so ga razvili, je 200-nm debel indijev galijev arzenid fosfid (polprevodnik, ki se običajno uporablja v optičnih vlaknih in telekomunikacijski tehnologiji). Raziskovalci ugotavljajo, da so te redne luknje vgravirane s fotolitografijo in morajo imeti fiksno velikost, obliko in razdaljo - lahko delujejo kot Diracove točke, topološka značilnost dvodimenzionalnih materialov, ki temeljijo na linearni disperziji energije.
Poleg tega je faza svetlobnega širjenja od ene točke do druge enaka lomnemu količniku, pomnoženemu s prevoženo razdaljo. Ker je lomni količnik na Diracovi točki enak nič, je svetloba, ki jo oddajajo različni deli polprevodnika, v popolnoma enaki fazi in je torej optično enaka. Walid Redjem, so-avtor študije in podoktorski sodelavec EECS, je dejal: "Film v naši študiji ima približno 3000 luknje, a teoretično bi lahko imel milijon ali milijardo lukenj in rezultat bi bilo enako."
Raziskovalci zdaj uporabljajo visokoenergetski impulzni laser za optično črpanje in napajanje naprave BerkSEL ter merijo emisijo iz vsake odprtine z uporabo konfokalnega mikroskopa, optimiziranega za bližnjo infrardečo spektroskopijo. S prilagoditvijo konstrukcijskih specifikacij, kot sta velikost odprtine in polprevodniški material, lahko polprevodniški laserji "BerkSELs" oddajajo na različnih ciljnih valovnih dolžinah.
Če želite izvedeti več informacij o MRJ-Laserju, obiščite:
Laserski čistilni stroj:https://www.mrj-laserclean.com/laser-cleaning-machine/
Stroj za lasersko označevanje:https://www.mrj-laserclean.com/laser-marking-machine/
Laserski varilni stroj:https://www.mrj-laserclean.com/laser-welding-machine/
