Uusi yksimuotoinen puolijohdelaser luotu: Samanaikainen suuritehoinen ja kokoinen skaalaus
Kalifornian yliopiston Berkeleyn (UC Berkeley) tutkijat kehittivät äskettäin uudenlaisen puolijohdelaserin nimeltä BerkSEL. Tulokset julkaistiin Nature-lehdessä 29. kesäkuuta.
Kaavio Berkley Surface Emission Laserista (BerkSEL), jossa pumpun säde on sininen ja lasersäde punaisella.
Yksimuotoisten lasereiden koon ja tehon lisääminen samanaikaisesti on ollut optiikan haaste siitä lähtien, kun ensimmäinen laser rakennettiin vuonna 1960. Ja tämä työ osoittaa, että koon ei tarvitse tulla koherenssin kustannuksella, minkä ansiosta laserit voivat olla tehokkaampia ja vakaampia ja kattaa pidempiä matkoja monissa sovelluksissa.
Kalifornian yliopiston Berkeleyn yliopiston sähkötekniikan ja tietojenkäsittelytieteen laitoksen (EECS) apulaisprofessori Boubacar Kantén johtama tutkijaryhmä ja Lawrence Berkeleyn kansallisen laboratorion materiaalitieteen osaston tutkijat ovat osoittaneet puolijohdekalvon, jossa on tasaisesti sijoitetut ja samankokoiset rei'itystiedot, jotka voivat toimia skaalautuvana laserontelona. Tulokset osoittavat, että lasersäde lähettää tasaisen yhden aallonpituuden tämän laserontelon koosta riippumatta.
Tavanomaisissa lasereissa koherentti yhden aallonpituuden suuntavalo alkaa hajota, kun laserontelon koko kasvaa. Standardiratkaisu on käyttää ulkoista mekanismia, kuten aaltoputkea, säteen vahvistamiseen, mutta tämä vie paljon tilaa. Poistamalla ulkoisen vahvistuksen tarpeen tutkijat voivat nyt pienentää tietokonesirujen ja muiden laserista riippuvaisten komponenttien kokoa ja lisätä niiden tehokkuutta.
Tämä työ on erityisen tärkeää pystysuoran ontelon pintasäteilyä lähettävälle lasertekniikalle (VCSEL). VCSELS: ssä valo säteilee pystysuoraan sirun yläpinnalta. VCSEL:t ovat tyypillisesti vain muutaman mikronin leveitä, ja nykyinen strategia, jota käytetään niiden tehon parantamiseen, on ryhmitellä satoja yksittäisiä VCSEL-levyjä yhteen. Koska laserit ovat riippumattomia, niillä on erilaiset vaiheet ja aallonpituudet, joten niiden voimat eivät yhdisty johdonmukaisesti - mikä on hyväksyttävää sovelluksissa, kuten kasvojentunnistuksessa, mutta täysin toimimaton sovelluksissa, joissa tarkkuus on kriittinen, kuten viestinnässä tai leikkauksessa.
UC Berkeleyssä kehitetty "BerkSEL"-lasersuunnittelu mahdollistaa tehokkaamman yksimuotoisen valon emission, joka perustuu ensisijaisesti ohuiden kalvojen reikien läpi kulkevan valon fysikaalisiin ominaisuuksiin. Heidän kehittämänsä kalvo on 200 nm: n paksuinen indium-galliumarsenidifosfidi (puolijohde, jota käytetään yleisesti kuituoptiikassa ja tietoliikennetekniikassa). Tutkijat huomauttavat, että nämä säännölliset reiät on syövytetty fotolitografialla ja niillä on oltava kiinteä koko, muoto ja etäisyys - ne pystyvät toimimaan Dirac-pisteinä, jotka ovat kaksiulotteisten materiaalien topologinen piirre, joka perustuu energian lineaariseen dispersioon.
Lisäksi, koska pisteestä toiseen etenevän valon vaihe on yhtä suuri kuin taitekerroin kerrottuna kuljetulla etäisyydellä. Koska taitekerroin on nolla Dirac-pisteessä, puolijohteen eri osista lähetetty valo on täsmälleen samassa vaiheessa ja on siten optisesti identtinen. Walid Redjem, tutkimuksen pääkirjoittaja ja EECS:n tutkijatohtori, sanoi: "Tutkimuksemme elokuvassa on noin 3,000 reikää, mutta teoriassa siinä voisi olla miljoona tai miljardi reikää ja tulos olisi sama."
Tutkijat käyttävät nyt suurienergistä pulssilaseria BerkSEL-laitteen optiseen pumppaamiseen ja virransyöttöön ja mittaavat kunkin aukon emissiota käyttämällä lähi-infrapunaspektroskopialle optimoitua konfokaalimikroskooppia. Säätämällä suunnitteluspesifikaatioita, kuten aukon kokoa ja puolijohdemateriaalia, "BerkSELs" -puolijohdelaserit voivat lähettää eri kohdeaaltopituuksilla.
Jos haluat lisätietoja MRJ-Laserista, käy osoitteessa:
Laserpuhdistuskone:https://www.mrj-laserclean.com/laser-cleaning-machine/
Lasermerkintäkone:https://www.mrj-laserclean.com/laser-marking-machine/
Laserhitsauskone:https://www.mrj-laserclean.com/laser-welding-machine/
