Ang pinakabag-ong panukiduki sa dual-color semiconductor lasers

Ang pinakabag-ong panukiduki sa dual-color semiconductor lasers

Ang mga semiconductor disc laser (SDL laser), nailhan usab nga vertical external cavity surface-emitting lasers (VECSEL), nakadani og daghang atensyon sa bag-ohay nga mga tuig. Gihiusa niini ang mga bentaha sa semiconductor gain ug solid-state resonators. Dili lang kini epektibo nga nagpamenos sa limitasyon sa emission area sa single-mode support para sa conventional semiconductor lasers, apan adunay usab kini flexible nga semiconductor bandgap design ug taas nga material gain characteristics. Makita kini sa lain-laing mga aplikasyon, sama sa low-noise.laser nga pig-ot ang gilapdon sa linyaoutput, ultra-short high-repetition pulse generation, high-order harmonic generation, ug sodium guide star technology, ug uban pa. Uban sa pag-uswag sa teknolohiya, mas taas nga mga kinahanglanon ang gipresentar alang sa wavelength flexibility niini. Pananglitan, ang dual-wavelength coherent light sources nagpakita og taas kaayo nga aplikasyon sa mga bag-ong natad sama sa anti-interference lidar, holographic interferometry, wavelength division multiplexing communication, mid-infrared o terahertz generation, ug multi-color optical frequency combs. Ang pagkab-ot sa high-brightness dual-color emission sa semiconductor disc lasers ug epektibong pagpugong sa gain competition taliwala sa daghang wavelengths kanunay nga usa ka kalisud sa panukiduki niini nga natad.

Bag-ohay lang, usa ka dual-colorlaser nga semiconductorAng team sa China nagsugyot og usa ka inobatibong disenyo sa chip aron matubag kini nga hagit. Pinaagi sa lawom nga numerical research, ilang nakita nga ang tukma nga pag-regulate sa temperatura nga may kalabutan sa quantum well gain filtering ug semiconductor microcavity filtering effects gilauman nga makab-ot ang flexible nga pagkontrol sa dual-color gain. Base niini, ang team malampuson nga nagdesinyo og 960/1000 nm high-brightness gain chip. Kini nga laser naglihok sa fundamental mode duol sa diffraction limit, nga adunay output brightness nga moabot sa gibana-bana nga 310 MW/cm²sr.

Ang gain layer sa semiconductor disc pipila lang ka micrometer ang gibag-on, ug usa ka Fabry-Perot microcavity ang naporma taliwala sa semiconductor-air interface ug sa ubos nga distributed Bragg reflector. Ang pagtratar sa semiconductor microcavity isip built-in spectral filter sa chip mo-modulate sa gain sa quantum well. Samtang, ang microcavity filtering effect ug semiconductor gain adunay lain-laing temperature drift rates. Inubanan sa temperature control, makab-ot ang switching ug regulation sa output wavelengths. Base sa kini nga mga kinaiya, gikalkulo ug gibutang sa team ang gain peak sa quantum well sa 950 nm sa 300 K nga temperatura, diin ang temperature drift rate sa gain wavelength gibana-bana nga 0.37 nm/K. Sunod, gidisenyo sa team ang longitudinal constraint factor sa chip gamit ang transmission matrix method, nga adunay peak wavelengths nga gibana-bana nga 960 nm ug 1000 nm matag usa. Ang mga simulation nagpadayag nga ang temperature drift rate kay 0.08 nm/K lamang. Pinaagi sa paggamit sa metal-organic chemical vapor deposition technology para sa epitaxial growth ug padayon nga pag-optimize sa proseso sa pagtubo, malampusong nahimo ang taas nga kalidad nga gain chips. Ang mga resulta sa pagsukod sa photoluminescence hingpit nga nahiuyon sa mga resulta sa simulation. Aron maibanan ang thermal load ug makab-ot ang high-power transmission, ang semiconductor-diamond chip packaging process gipauswag pa.

Human makompleto ang chip packaging, ang team nagpahigayon og komprehensibo nga pagtimbang-timbang sa performance sa laser niini. Sa continuous operation mode, pinaagi sa pagkontrol sa pump power o sa heat sink temperature, ang emission wavelength mahimong ma-adjust tali sa 960 nm ug 1000 nm. Kung ang pump power naa sa sulod sa usa ka espesipikong range, ang laser makab-ot usab ang dual-wavelength operation, nga adunay wavelength interval nga hangtod sa 39.4 nm. Niining panahona, ang maximum continuous wave power moabot sa 3.8 W. Samtang, ang laser naglihok sa fundamental mode duol sa diffraction limit, nga adunay beam quality factor M² nga 1.1 lang ug brightness nga moabot sa gibana-bana nga 310 MW/cm²sr. Ang team nagpahigayon usab og panukiduki sa quasi-continuous wave performance salaserAng sum frequency signal malampusong naobserbahan pinaagi sa pagsulod sa LiB₃O₅ nonlinear optical crystal ngadto sa resonant cavity, nga nagpamatuod sa synchronization sa dual wavelengths.

Pinaagi niining maalamon nga disenyo sa chip, nakab-ot ang organikong kombinasyon sa quantum well gain filtering ug microcavity filtering, nga nagbutang ug pundasyon sa disenyo alang sa pagkaamgo sa dual-color laser sources. Sa mga performance indicators, kining single-chip dual-color laser nakab-ot ang taas nga brightness, taas nga flexibility ug tukma nga coaxial beam output. Ang brightness niini anaa sa internasyonal nga nanguna nga lebel sa kasamtangang natad sa single-chip dual-color semiconductor lasers. Sa praktikal nga aplikasyon, kini nga kalampusan gilauman nga epektibong makapauswag sa detection accuracy ug anti-interference capability sa multi-color lidar sa komplikado nga mga palibot pinaagi sa paggamit sa taas nga brightness ug dual-color characteristics niini. Sa natad sa optical frequency combs, ang lig-on nga dual-wavelength output niini makahatag ug hinungdanon nga suporta alang sa mga aplikasyon sama sa tukma nga spectral measurement ug high-resolution optical sensing.