Berita Industri

Prestasi optik laser hijau bertambah baik

2022-03-30
Laser dianggap sebagai salah satu ciptaan terbesar manusia pada abad kedua puluh, dan penampilannya telah menggalakkan kemajuan pengesanan, komunikasi, pemprosesan, paparan dan bidang lain. Laser semikonduktor ialah kelas laser yang matang lebih awal dan berkembang lebih cepat. Mereka mempunyai ciri-ciri saiz kecil, kecekapan tinggi, kos rendah, dan jangka hayat yang panjang, jadi ia digunakan secara meluas. Pada tahun-tahun awal, laser inframerah berdasarkan sistem GaAsInP meletakkan asas revolusi maklumat. . Laser Gallium nitride (LD) ialah jenis peranti optoelektronik baharu yang dibangunkan sejak beberapa tahun kebelakangan ini. Laser berdasarkan sistem bahan GaN boleh mengembangkan panjang gelombang kerja daripada inframerah asal kepada keseluruhan spektrum yang boleh dilihat dan spektrum ultraviolet. Pemprosesan, pertahanan negara, komunikasi kuantum dan bidang lain telah menunjukkan prospek permohonan yang hebat.
Prinsip penjanaan laser ialah cahaya dalam bahan perolehan optik dikuatkan oleh ayunan dalam rongga optik untuk membentuk cahaya dengan fasa, kekerapan dan arah perambatan yang sangat konsisten. Untuk laser semikonduktor jenis rabung pemancar tepi, rongga optik boleh mengehadkan cahaya dalam ketiga-tiga dimensi spatial. Kekangan sepanjang arah keluaran laser terutamanya dicapai dengan membelah dan melapisi rongga resonan. Dalam arah mendatar Pengasingan optik dalam arah menegak terutamanya direalisasikan dengan menggunakan perbezaan indeks biasan setara yang dibentuk oleh bentuk rabung, manakala pengasingan optik dalam arah menegak direalisasikan oleh perbezaan indeks biasan antara bahan yang berbeza. Sebagai contoh, kawasan perolehan laser inframerah 808 nm ialah telaga kuantum GaAs, dan lapisan kurungan optik ialah AlGaAs dengan indeks biasan yang rendah. Oleh kerana pemalar kekisi bahan GaAs dan AlGaAs adalah hampir sama, struktur ini tidak mencapai kurungan optik pada masa yang sama. Isu kualiti bahan akibat ketidakpadanan kekisi boleh timbul.
Dalam laser berasaskan GaN, AlGaN dengan indeks biasan rendah biasanya digunakan sebagai lapisan kurungan optik, dan (In)GaN dengan indeks biasan tinggi digunakan sebagai lapisan pandu gelombang. Walau bagaimanapun, apabila panjang gelombang pelepasan meningkat, perbezaan indeks biasan antara lapisan kurungan optik dan lapisan pandu gelombang berkurangan secara berterusan, supaya kesan kurungan lapisan kurungan optik pada medan cahaya berkurangan secara berterusan. Terutamanya dalam laser hijau, struktur sedemikian tidak dapat mengekang medan cahaya, supaya cahaya akan bocor ke lapisan substrat yang mendasari. Disebabkan kewujudan struktur pandu gelombang tambahan bagi lapisan kurungan udara/substrat/optik, cahaya yang bocor ke dalam substrat boleh menjadi Mod stabil (mod substrat) terbentuk. Kewujudan mod substrat akan menyebabkan taburan medan optik dalam arah menegak tidak lagi menjadi taburan Gaussian, tetapi "lobus kelopak", dan kemerosotan kualiti rasuk sudah pasti akan menjejaskan penggunaan peranti.

Baru-baru ini, berdasarkan hasil penyelidikan simulasi optik sebelum ini (DOI: 10.1364/OE.389880), kumpulan penyelidik Liu Jianping dari Institut Nanoteknologi Suzhou, Akademi Sains China mencadangkan untuk menggunakan bahan kuaterna AlInGaN yang pemalar kekisi dan indeks biasannya boleh dilaraskan pada masa yang sama dengan lapisan kurungan optik. Kemunculan acuan substrat, hasil yang berkaitan telah diterbitkan dalam jurnal Penyelidikan Fundamental, yang diarahkan dan ditaja oleh Yayasan Sains Semula Jadi Kebangsaan China. Dalam penyelidikan, penguji terlebih dahulu mengoptimumkan parameter proses pertumbuhan epitaxial untuk mengembangkan lapisan nipis AlInGaN berkualiti tinggi secara heteroepitaxial dengan morfologi aliran langkah pada templat GaN/Sapphire. Selepas itu, selang masa homoepitaxial lapisan tebal AlInGaN pada substrat sokongan diri GaN menunjukkan bahawa permukaan akan kelihatan morfologi rabung yang tidak teratur, yang akan membawa kepada peningkatan kekasaran permukaan, sekali gus menjejaskan pertumbuhan epitaxial struktur laser lain. Dengan menganalisis hubungan antara tekanan dan morfologi pertumbuhan epitaxial, para penyelidik mencadangkan bahawa tegasan mampatan yang terkumpul dalam lapisan tebal AlInGaN adalah sebab utama untuk morfologi sedemikian, dan mengesahkan tekaan dengan mengembangkan lapisan tebal AlInGaN dalam keadaan tekanan yang berbeza. Akhirnya, dengan menggunakan lapisan tebal AlInGaN yang dioptimumkan dalam lapisan kurungan optik laser hijau, kejadian mod substrat berjaya ditindas (Rajah 1).


Rajah 1. Laser hijau tanpa mod kebocoran, (α) taburan medan cahaya jauh dalam arah menegak, (b) rajah titik.

We use cookies to offer you a better browsing experience, analyze site traffic and personalize content. By using this site, you agree to our use of cookies. Privacy Policy
Reject Accept