Ang pinakabag-o nga panukiduki sa dual-color semiconductor lasers

Ang pinakabag-o nga panukiduki sa dual-color semiconductor lasers

Ang Semiconductor disc lasers (SDL lasers), nailhan usab nga vertical external cavity surface-emitting lasers (VECSEL), nakadani ug daghang pagtagad sa bag-ohay nga katuigan. Gihiusa niini ang mga bentaha sa semiconductor gain ug solid-state resonator. Dili lamang kini epektibo nga nagpagaan sa limitasyon sa emission area sa single-mode nga suporta alang sa conventional semiconductor lasers, apan adunay usab usa ka flexible nga semiconductor bandgap nga disenyo ug taas nga materyal nga nakuha nga mga kinaiya. Makita kini sa usa ka halapad nga mga senaryo sa aplikasyon, sama sa ubos nga kasabapig-ot nga-linewidth laseroutput, 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 gibutang sa unahan alang sa wavelength nga pagka-flexible niini. Pananglitan, ang dual-wavelength coherent nga mga tinubdan sa kahayag nagpakita sa hilabihan ka taas nga bili sa aplikasyon sa mga nag-uswag nga mga natad sama sa anti-interference lidar, holographic interferometry, wavelength division multiplexing communication, mid-infrared o terahertz nga henerasyon, ug multi-color optical frequency combs. Giunsa pagkab-ot ang taas nga kahayag nga dual-color emission sa semiconductor disc lasers ug epektibo nga pagsumpo sa kompetisyon sa ganansya taliwala sa daghang mga wavelength kanunay nga usa ka kalisud sa panukiduki sa kini nga natad.

Bag-ohay lang, usa ka dual-colorsemiconductor nga laserAng team sa China nagsugyot og usa ka bag-ong disenyo sa chip aron matubag kini nga hagit. Pinaagi sa lawom nga panukiduki sa numerical, nahibal-an nila nga ang tukma nga pag-regulate sa pagsala nga adunay kalabotan sa temperatura nga quantum well gain ug mga epekto sa pagsala sa semiconductor microcavity gilauman nga makab-ot ang nabag-o nga pagkontrol sa nakuha nga doble nga kolor. Pinasukad niini, malampuson nga gidisenyo sa team ang usa ka 960/1000 nm high-brightness gain chip. Kini nga laser naglihok sa pundamental nga paagi duol sa diffraction limit, uban sa usa ka output kahayag sama kataas sa gibana-bana nga 310 MW/cm²sr.

Ang gain layer sa semiconductor disc maoy pipila lamang ka micrometers ang gibag-on, ug ang Fabry-Perot microcavity naporma tali sa semiconductor-air interface ug sa ubos nga gipang-apod-apod nga Bragg reflector. Ang pagtratar sa semiconductor microcavity ingon ang built-in nga spectral filter sa chip mag-modulate sa ganansya sa quantum well. Samtang, ang epekto sa pagsala sa microcavity ug nakuha sa semiconductor adunay lainlaing mga rate sa pag-anod sa temperatura. Inubanan sa pagkontrol sa temperatura, ang pagbalhin ug regulasyon sa mga wavelength sa output mahimong makab-ot. Pinasukad sa kini nga mga kinaiya, gikalkula ug gitakda sa team ang peak nga nakuha sa atabay sa quantum sa 950 nm sa temperatura nga 300 K, nga ang rate sa pag-anod sa temperatura sa gitas-on sa wavelength nga gibana-bana nga 0.37 nm / K. Pagkahuman, gidesinyo sa team ang longhitudinal constraint factor sa chip gamit ang transmission matrix method, nga adunay peak wavelength nga gibana-bana nga 960 nm ug 1000 nm matag usa. Ang mga simulation nagpadayag nga ang temperatura 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, ang mga high-quality gain chips malampusong namugna. Ang mga resulta sa pagsukod sa photoluminescence hingpit nga nahiuyon sa mga resulta sa simulation. Aron mahupay ang thermal load ug makab-ot ang high-power transmission, ang proseso sa pagputos sa semiconductor-diamond chip labi nga naugmad.

Human makompleto ang chip packaging, ang team nagpahigayon og komprehensibong assessment sa laser performance niini. Sa padayon nga mode sa operasyon, pinaagi sa pagpugong sa gahum sa bomba o sa temperatura sa pag-init sa kainit, ang emission wavelength mahimong dali nga mabag-o tali sa 960 nm ug 1000 nm. Kung ang gahum sa bomba naa sa sulod sa usa ka piho nga range, ang laser mahimo usab nga makab-ot ang doble nga wavelength nga operasyon, nga adunay agwat sa wavelength hangtod sa 39.4 nm. Niining panahona, ang labing taas nga padayon nga kusog sa balud moabot sa 3.8 W. Samtang, ang laser naglihok sa sukaranang mode duol sa limitasyon sa diffraction, nga adunay beam quality factor nga M² nga 1.1 lamang ug usa ka kahayag nga ingon kataas sa gibana-bana nga 310 MW/cm²sr. Naghimo usab ang team og panukiduki bahin sa quasi-continuous wave performance salaser. Ang sum frequency signal malampuson nga naobserbahan pinaagi sa pagsal-ot sa LiB₃O₅ nonlinear optical crystal ngadto sa resonant cavity, nga nagpamatuod sa synchronization sa dual wavelengths.

Pinaagi niining talagsaon nga disenyo sa chip, ang organikong kombinasyon sa quantum well gain filtering ug microcavity filtering nakab-ot, nga nagpahimutang sa usa ka disenyo nga pundasyon alang sa katumanan sa dual-color nga mga tinubdan sa laser. Sa termino sa performance indicators, kining single-chip dual-color nga laser nakab-ot ang taas nga kahayag, taas nga pagka-flexible ug tukma nga coaxial beam output. Ang kahayag niini anaa sa internasyonal nga nanguna nga lebel sa kasamtangan nga natad sa single-chip dual-color semiconductor lasers. Sa termino sa praktikal nga aplikasyon, kini nga kalampusan gilauman nga epektibo nga mapauswag ang katukma sa pagkakita ug kapabilidad sa anti-interference sa multi-color nga lidar sa mga komplikadong palibot pinaagi sa paggamit sa taas nga kahayag ug dual-color nga mga kinaiya. Sa natad sa optical frequency combs, ang stable nga dual-wavelength nga output niini makahatag ug importanteng suporta para sa mga aplikasyon sama sa tukma nga spectral measurement ug high-resolution optical sensing.