ຂ່າວອຸດສາຫະກໍາ

ປະສິດທິພາບ optical ຂອງ lasers ສີຂຽວໄດ້ຖືກປັບປຸງຢ່າງຫຼວງຫຼາຍ

2022-03-30
ເລເຊີຖືກຖືວ່າເປັນສິ່ງປະດິດທີ່ຍິ່ງໃຫຍ່ທີ່ສຸດຂອງມະນຸດຊາດໃນສະຕະວັດທີ 20, ແລະຮູບລັກສະນະຂອງມັນໄດ້ຊຸກຍູ້ຢ່າງແຂງແຮງຕໍ່ຄວາມກ້າວຫນ້າຂອງການກວດສອບ, ການສື່ສານ, ການປຸງແຕ່ງ, ການສະແດງແລະຂົງເຂດອື່ນໆ. ເລເຊີ Semiconductor ແມ່ນປະເພດເລເຊີທີ່ແກ່ກ່ອນໜ້ານີ້ ແລະມີຄວາມກ້າວໜ້າໄວຂຶ້ນ. ພວກເຂົາມີລັກສະນະຂະຫນາດນ້ອຍ, ປະສິດທິພາບສູງ, ຄ່າໃຊ້ຈ່າຍຕ່ໍາ, ແລະຊີວິດຍາວ, ດັ່ງນັ້ນເຂົາເຈົ້າໄດ້ຖືກນໍາໃຊ້ຢ່າງກວ້າງຂວາງ. ໃນຊຸມປີຕົ້ນ, ເລເຊີອິນຟາເລດໂດຍອີງໃສ່ລະບົບ GaAsInP ໄດ້ວາງພື້ນຖານຂອງການປະຕິວັດຂໍ້ມູນ. . Gallium nitride laser (LD) ເປັນປະເພດໃຫມ່ຂອງອຸປະກອນ optoelectronic ພັດທະນາໃນຊຸມປີມໍ່ໆມານີ້. ເລເຊີທີ່ອີງໃສ່ລະບົບວັດສະດຸ GaN ສາມາດຂະຫຍາຍຄວາມຍາວຂອງຄື້ນທີ່ເຮັດວຽກຈາກອິນຟາເຣດຕົ້ນສະບັບໄປສູ່ spectrum ທີ່ເບິ່ງເຫັນໄດ້ທັງໝົດ ແລະ spectrum ultraviolet. ການປຸງແຕ່ງ, ການປ້ອງກັນຊາດ, ການສື່ສານ quantum ແລະຂົງເຂດອື່ນໆໄດ້ສະແດງໃຫ້ເຫັນຄວາມສົດໃສດ້ານຄໍາຮ້ອງສະຫມັກທີ່ຍິ່ງໃຫຍ່.
ຫຼັກການຂອງການຜະລິດເລເຊີແມ່ນວ່າແສງສະຫວ່າງໃນອຸປະກອນການໄດ້ຮັບ optical ແມ່ນຂະຫຍາຍໂດຍການສັ່ນສະເທືອນໃນຊ່ອງ optical ເພື່ອສ້າງແສງສະຫວ່າງທີ່ມີໄລຍະ, ຄວາມຖີ່ແລະທິດທາງການຂະຫຍາຍພັນທີ່ມີຄວາມສອດຄ່ອງສູງ. ສໍາລັບເລເຊີ semiconductor ປະເພດຂອບທີ່ປ່ອຍອອກມາຈາກຂອບ, ຊ່ອງ optical ສາມາດຈໍາກັດແສງສະຫວ່າງໃນທັງສາມຂະຫນາດທາງກວ້າງຂອງພື້ນ. ການກັກຂັງຕາມທິດທາງຜົນຜະລິດເລເຊີແມ່ນບັນລຸໄດ້ສ່ວນໃຫຍ່ໂດຍການຂັດແລະການເຄືອບຢູ່ຕາມໂກນ resonant. ໃນທິດທາງແນວນອນ, optical confinement ໃນທິດທາງຕັ້ງແມ່ນຮັບຮູ້ໂດຍສ່ວນໃຫຍ່ໂດຍການນໍາໃຊ້ຄວາມແຕກຕ່າງດັດຊະນີ refractive ທຽບເທົ່າທີ່ສ້າງຂຶ້ນໂດຍຮູບຮ່າງຂອງສັນຕາມລວງຍາວ, ໃນຂະນະທີ່ optical confinement ໃນທິດທາງຕັ້ງແມ່ນຮັບຮູ້ໂດຍຄວາມແຕກຕ່າງດັດຊະນີ refractive ລະຫວ່າງວັດສະດຸທີ່ແຕກຕ່າງກັນ. ສໍາລັບຕົວຢ່າງ, ພາກພື້ນທີ່ໄດ້ຮັບຂອງເລເຊີ infrared 808 nm ແມ່ນ GaAs quantum ດີ, ແລະຊັ້ນ optical confinement ແມ່ນ AlGaAs ທີ່ມີດັດຊະນີ refractive ຕ່ໍາ. ເນື່ອງຈາກຄວາມຄົງທີ່ຂອງເສັ້ນດ່າງຂອງວັດສະດຸ GaAs ແລະ AlGaAs ແມ່ນເກືອບຄືກັນ, ໂຄງສ້າງນີ້ບໍ່ໄດ້ບັນລຸການກັກຂັງ optical ໃນເວລາດຽວກັນ. ບັນຫາດ້ານຄຸນນະພາບຂອງວັດສະດຸເນື່ອງຈາກການບໍ່ກົງກັນຂອງເສັ້ນດ່າງສາມາດເກີດຂຶ້ນໄດ້.
ໃນເລເຊີທີ່ອີງໃສ່ GaN, AlGaN ທີ່ມີດັດຊະນີ refractive ຕ່ໍາປົກກະຕິແລ້ວຖືກນໍາໃຊ້ເປັນຊັ້ນການກັກຂັງ optical, ແລະ (ໃນ) GaN ທີ່ມີດັດຊະນີ refractive ສູງຖືກນໍາໃຊ້ເປັນຊັ້ນ waveguide. ຢ່າງໃດກໍຕາມ, ເມື່ອຄວາມຍາວຂອງການປ່ອຍອາຍພິດເພີ່ມຂຶ້ນ, ຄວາມແຕກຕ່າງດັດສະນີສະທ້ອນລະຫວ່າງຊັ້ນການກັກຂັງ optical ແລະຊັ້ນນໍາທາງຄື້ນຫຼຸດລົງຢ່າງຕໍ່ເນື່ອງ, ດັ່ງນັ້ນຜົນກະທົບຂອງການກັກຂັງຂອງຊັ້ນ optical confinement ໃນພາກສະຫນາມແສງສະຫວ່າງຫຼຸດລົງຢ່າງຕໍ່ເນື່ອງ. ໂດຍສະເພາະໃນ lasers ສີຂຽວ, ໂຄງສ້າງດັ່ງກ່າວບໍ່ສາມາດທີ່ຈະຈໍາກັດພາກສະຫນາມແສງສະຫວ່າງ, ດັ່ງນັ້ນແສງສະຫວ່າງຈະຮົ່ວເຂົ້າໄປໃນຊັ້ນ substrate ທີ່ຕິດພັນ. ເນື່ອງ​ຈາກ​ທີ່​ມີ​ຢູ່​ແລ້ວ​ຂອງ​ໂຄງ​ປະ​ກອບ​ການ waveguide ເພີ່ມ​ເຕີມ​ຂອງ​ຊັ້ນ​ອາ​ກາດ / substrate / optical confinement​, ແສງ​ຮົ່ວ​ເຂົ້າ​ໄປ​ໃນ substrate ສາ​ມາດ​ເປັນ​ຮູບ​ແບບ​ຄວາມ​ຫມັ້ນ​ຄົງ (ຮູບ​ແບບ substrate​) ໄດ້​ຖືກ​ສ້າງ​ຕັ້ງ​ຂຶ້ນ​. ການມີຢູ່ຂອງຮູບແບບ substrate ຈະເຮັດໃຫ້ການແຜ່ກະຈາຍຂອງພາກສະຫນາມ optical ໃນທິດທາງຕັ້ງຈະບໍ່ເປັນການແຜ່ກະຈາຍ Gaussian ຕໍ່ໄປອີກແລ້ວ, ແຕ່ເປັນ "calyx lobe", ແລະການເຊື່ອມໂຊມຂອງຄຸນນະພາບ beam ບໍ່ຕ້ອງສົງໃສຈະສົ່ງຜົນກະທົບຕໍ່ການນໍາໃຊ້ອຸປະກອນ.

ຫວ່າງ​ມໍ່ໆ​ມາ​ນີ້, ອີງ​ຕາມ​ຜົນ​ຂອງ​ການ​ຄົ້ນ​ຄ້​ວາ​ຈຳ​ລອງ​ທາງ​ແສງ​ກ່ອນ​ໜ້າ​ນີ້ (DOI: 10.1364/OE.389880), ກຸ່ມ​ຄົ້ນ​ຄ້​ວາ​ຂອງ Liu Jianping ຈາກ​ສະ​ຖາ​ບັນ​ນາ​ໂນ​ເຕັກ​ໂນ​ໂລ​ຊີ Suzhou, ສະ​ຖາ​ບັນ​ວິ​ທະ​ຍາ​ສາດ​ຈີນ​ໄດ້​ສະ​ເໜີ​ໃຫ້​ນຳ​ໃຊ້​ວັດ​ຖຸ AlInGaN quaternary ທີ່​ມີ​ເສັ້ນ​ດ່າງ​ຄົງ​ທີ່​ແລະ​ດັດ​ຊະ​ນີ refractive ໄດ້. ຈະຖືກປັບໃນເວລາດຽວກັນກັບຊັ້ນການກັກຂັງ optical. ການປະກົດຕົວຂອງ mold substrate ໄດ້, ຜົນໄດ້ຮັບທີ່ກ່ຽວຂ້ອງໄດ້ຖືກຈັດພີມມາຢູ່ໃນວາລະສານການຄົ້ນຄວ້າພື້ນຖານ, ເຊິ່ງແມ່ນຊີ້ນໍາແລະສະຫນັບສະຫນູນໂດຍມູນນິທິວິທະຍາສາດທໍາມະຊາດແຫ່ງຊາດຂອງຈີນ. ໃນການຄົ້ນຄວ້າ, ຜູ້ທົດລອງທໍາອິດໄດ້ປັບປຸງຕົວກໍານົດການຂະບວນການການຂະຫຍາຍຕົວຂອງ epitaxial ເພື່ອຂະຫຍາຍຊັ້ນບາງໆຂອງ AlInGaN ທີ່ມີຄຸນະພາບສູງ heteroepitaxial ກັບ morphology ຂັ້ນຕອນໃນແມ່ແບບ GaN / Sapphire. ຫຼັງຈາກນັ້ນ, homoepitaxial time-lapse ຂອງຊັ້ນຫນາຂອງ AlInGaN ເທິງຊັ້ນຍ່ອຍທີ່ສະຫນັບສະຫນູນຕົນເອງ GaN ສະແດງໃຫ້ເຫັນວ່າຫນ້າດິນຈະປາກົດ morphology ridge ຜິດປົກກະຕິ, ເຊິ່ງຈະນໍາໄປສູ່ການເພີ່ມຂຶ້ນຂອງ roughness ດ້ານ, ດັ່ງນັ້ນຜົນກະທົບຕໍ່ການຂະຫຍາຍຕົວ epitaxial ຂອງໂຄງສ້າງເລເຊີອື່ນໆ. ໂດຍການວິເຄາະຄວາມສໍາພັນລະຫວ່າງຄວາມກົດດັນແລະ morphology ຂອງການຂະຫຍາຍຕົວ epitaxial, ນັກຄົ້ນຄວ້າໄດ້ສະເຫນີວ່າຄວາມກົດດັນບີບອັດທີ່ສະສົມຢູ່ໃນຊັ້ນຫນາ AlInGaN ເປັນເຫດຜົນຕົ້ນຕໍສໍາລັບ morphology ດັ່ງກ່າວ, ແລະຢືນຢັນການຄາດເດົາໂດຍການຂະຫຍາຍຕົວຂອງຊັ້ນຫນາ AlInGaN ໃນລັດຄວາມກົດດັນທີ່ແຕກຕ່າງກັນ. ສຸດທ້າຍ, ໂດຍການນໍາໃຊ້ຊັ້ນຫນາ AlInGaN ທີ່ຖືກປັບປຸງໃຫ້ດີທີ່ສຸດໃນຊັ້ນ optical confinement ຂອງ laser ສີຂຽວ, ການປະກົດຕົວຂອງຮູບແບບ substrate ໄດ້ຖືກສະກັດກັ້ນຢ່າງສໍາເລັດຜົນ (ຮູບ 1).


ຮູບ 1. ເລເຊີສີຂຽວທີ່ບໍ່ມີຮູບແບບການຮົ່ວໄຫຼ, (α) ການແຜ່ກະຈາຍຂອງພາກສະຫນາມແສງສະຫວ່າງໃນທິດທາງແນວຕັ້ງ, (b) ແຜນວາດຈຸດ.

X
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