Създаден нов едномодов полупроводников лазер: Едновременно мащабиране на висока мощност и размер
Изследователи от Калифорнийския университет в Бъркли (UC Berkeley) наскоро разработиха нов тип полупроводников лазер, наречен BerkSEL. Резултатите са публикувани в списанието Nature на 29 юни.
Схема на повърхностния емисионен лазер Berkley (BerkSEL), с лъча на помпата в синьо и лазерния лъч в червено.
Едновременното увеличаване на размера и мощността на едномодовите лазери е предизвикателство в оптиката, откакто първият лазер е създаден през 1960 г. И тази работа показва, че размерът не трябва да идва за сметка на кохерентността, което позволява на лазерите да бъдат по-мощни и стабилни и покриват по-големи разстояния в много приложения.
Екип от изследователи, ръководени от Бубакар Канте, доцент в катедрата по електротехника и компютърни науки (EECS) в Калифорнийския университет, Бъркли, и учени от отдела за наука за материалите в Националната лаборатория на Лорънс Бъркли, демонстрираха полупроводников филм с еднакво раздалечени и еднакви по размер дупки, които могат да действат като мащабируема лазерна кухина. Резултатите показват, че лазерният лъч излъчва постоянна единична дължина на вълната, независимо от размера на тази лазерна кухина.
В конвенционалните лазери кохерентната насочена светлина с една дължина на вълната започва да се разпада, когато лазерната кухина се увеличи по размер. Стандартното решение е да се използва външен механизъм като вълновод за усилване на лъча, но това заема много място. Като елиминират необходимостта от външно усилване, изследователите вече могат да намалят размера и да увеличат ефективността на компютърните чипове и други лазерно-зависими компоненти.
Тази работа е особено подходяща за технологията за лазерно излъчване с вертикална кухина (VCSEL). Във VCSELS светлината се излъчва вертикално от горната повърхност на чипа. VCSEL обикновено са широки само няколко микрона и текущата стратегия, използвана за подобряване на тяхната мощност, е групирането на стотици отделни VCSEL заедно. Тъй като лазерите са независими, те имат различни фази и дължини на вълните, така че мощностите им не се комбинират кохерентно - което е приемливо в приложения като разпознаване на лица, но напълно неработещо в приложения, където точността е критична, като комуникации или хирургия.
Лазерният дизайн "BerkSEL", разработен в Калифорнийския университет в Бъркли, прави възможно по-ефективно едномодово излъчване на светлина, базирано предимно на физическите свойства на светлината, преминаваща през дупки в тънки филми. Филмът, който разработиха, е 200-nm дебел индиев галиев арсенид фосфид (полупроводник, който обикновено се използва във влакнеста оптика и телекомуникационни технологии). Изследователите отбелязват, че тези правилни дупки са гравирани чрез фотолитография и трябва да имат фиксиран размер, форма и разстояние - те могат да действат като точки на Дирак, топологична характеристика на двуизмерни материали, базирана на линейна дисперсия на енергия.
Освен това, тъй като фазата на светлината, разпространяваща се от една точка до друга, е равна на индекса на пречупване, умножен по изминатото разстояние. Тъй като индексът на пречупване е нула в точката на Дирак, светлината, излъчвана от различни части на полупроводника, е в точно същата фаза и следователно е оптически идентична. Уалид Реджем, съавтор на изследването и постдокторант на EECS, каза: „Филмът в нашето проучване има около 3 000 дупки, но теоретично може да има милион или милиард дупки и резултатът би било същото."
Сега изследователите използват високоенергиен импулсен лазер за оптично изпомпване и захранване на устройството BerkSEL и измерване на емисиите от всеки отвор с помощта на конфокален микроскоп, оптимизиран за близка инфрачервена спектроскопия. Чрез коригиране на спецификациите на дизайна като размер на отвора и полупроводников материал, полупроводниковите лазери "BerkSELs" могат да излъчват при различни целеви дължини на вълната.
Ако искате да научите повече информация за MRJ-лазера, моля посетете:
Машина за лазерно почистване:https://www.mrj-laserclean.com/laser-cleaning-machine/
Машина за лазерно маркиране:https://www.mrj-laserclean.com/laser-marking-machine/
Машина за лазерно заваряване:https://www.mrj-laserclean.com/laser-welding-machine/
