Bol vytvorený nový polovodičový laser s jedným režimom: Súčasné škálovanie vysokého výkonu a veľkosti
Výskumníci z Kalifornskej univerzity v Berkeley (UC Berkeley) nedávno vyvinuli nový typ polovodičového lasera s názvom BerkSEL. Výsledky boli publikované v časopise Nature 29. júna.
Schéma Berkley Surface Emission Laser (BerkSEL) s lúčom pumpy v modrej a laserovým lúčom v červenej farbe.
Súčasné zväčšovanie veľkosti a výkonu jednovidových laserov je výzvou v optike už od skonštruovania prvého lasera v roku 1960. A táto práca ukazuje, že veľkosť nemusí ísť za cenu koherencie, ktorá umožňuje, aby lasery boli výkonnejšie. a stabilné a pri mnohých aplikáciách pokrývajú dlhšie vzdialenosti.
Tím výskumníkov pod vedením Boubacara Kanté, docenta na Katedre elektrotechniky a informatiky (EECS) na Kalifornskej univerzite v Berkeley, a vedcov z divízie Materials Science v Národnom laboratóriu Lawrence Berkeley demonštrovali polovodičový film s jednotným rozmiestnené a rovnako veľké perforácie otvorov, ktoré môžu pôsobiť ako škálovateľná laserová dutina. Výsledky ukazujú, že laserový lúč vyžaruje konzistentnú jednu vlnovú dĺžku bez ohľadu na veľkosť tejto laserovej dutiny.
V konvenčných laseroch sa koherentné smerové svetlo s jednou vlnovou dĺžkou začína rozpadať, keď sa laserová dutina zväčšuje. Štandardným riešením je použiť externý mechanizmus, ako je vlnovod na zosilnenie lúča, čo však zaberá veľa miesta. Elimináciou potreby externého zosilnenia môžu teraz výskumníci zmenšiť veľkosť a zvýšiť účinnosť počítačových čipov a iných komponentov závislých od lasera.
Táto práca je obzvlášť dôležitá pre technológiu lasera vyžarujúceho povrch z vertikálnej dutiny (VCSEL). Vo VCSELS je svetlo vyžarované vertikálne z horného povrchu čipu. VCSEL sú zvyčajne široké len niekoľko mikrónov a súčasná stratégia používaná na zvýšenie ich výkonu je zoskupiť stovky jednotlivých VCSEL. Pretože lasery sú nezávislé, majú rôzne fázy a vlnové dĺžky, takže ich sily sa nekombinujú koherentne - čo je prijateľné v aplikáciách, ako je rozpoznávanie tváre, ale úplne nepoužiteľné v aplikáciách, kde je presnosť kritická, ako je komunikácia alebo chirurgia.
Laserový dizajn "BerkSEL" vyvinutý v UC Berkeley umožňuje efektívnejšie vyžarovanie svetla v jednom režime, založené predovšetkým na fyzikálnych vlastnostiach svetla prechádzajúceho cez otvory v tenkých filmoch. Film, ktorý vyvinuli, je 200-nm hrubý fosfid arzenidu india a gália (polovodič bežne používaný vo vláknovej optike a telekomunikačnej technológii). Výskumníci poznamenávajú, že tieto pravidelné diery sú vyleptané fotolitografiou a musia mať pevnú veľkosť, tvar a vzdialenosť – sú schopné pôsobiť ako Diracove body, čo je topologická vlastnosť dvojrozmerných materiálov založená na lineárnej disperzii energie.
Navyše, keďže fáza šírenia svetla z jedného bodu do druhého sa rovná indexu lomu vynásobenému prejdenou vzdialenosťou. Keďže index lomu je v Diracovom bode nulový, svetlo vyžarované z rôznych častí polovodiča je presne v rovnakej fáze a je teda opticky identické. Walid Redjem, spoluautor štúdie a postdoktorand EECS, povedal: „Film v našej štúdii má asi 3000 diery, ale teoreticky by mohol mať milión alebo miliardu dier a výsledok bolo by to isté."
Výskumníci teraz používajú vysokoenergetický pulzný laser na optické čerpanie a napájanie zariadenia BerkSEL a meranie emisie z každého otvoru pomocou konfokálneho mikroskopu optimalizovaného pre blízku infračervenú spektroskopiu. Úpravou konštrukčných špecifikácií, ako je veľkosť otvoru a polovodičový materiál, môžu polovodičové lasery "BerkSEL" vyžarovať na rôznych cieľových vlnových dĺžkach.
Ak sa chcete dozvedieť viac informácií o MRJ-Laser, navštívte:
Laserový čistiaci stroj:https://www.mrj-laserclean.com/laser-cleaning-machine/
Laserový značkovací stroj:https://www.mrj-laserclean.com/laser-marking-machine/
Laserový zvárací stroj:https://www.mrj-laserclean.com/laser-welding-machine/
