Sənaye Xəbərləri

Yaşıl lazerlərin optik performansı xeyli yaxşılaşmışdır

2022-03-30
Lazer iyirminci əsrdə bəşəriyyətin ən böyük ixtiralarından biri hesab olunur və onun görünüşü aşkarlama, rabitə, emal, ekran və digər sahələrdə tərəqqiyə güclü təkan verdi. Yarımkeçirici lazerlər daha tez yetişən və daha sürətli inkişaf edən lazerlər sinfidir. Onlar kiçik ölçülü, yüksək səmərəlilik, aşağı qiymət və uzun ömür xüsusiyyətlərinə malikdirlər, buna görə də geniş istifadə olunur. İlk illərdə GaAsInP sistemlərinə əsaslanan infraqırmızı lazerlər informasiya inqilabının təməl daşını qoydular. . Qallium nitrid lazeri (LD) son illərdə hazırlanmış yeni bir optoelektronik cihaz növüdür. GaN material sisteminə əsaslanan lazer işçi dalğa uzunluğunu orijinal infraqırmızıdan bütün görünən spektrə və ultrabənövşəyi spektrə qədər genişləndirə bilər. Emal, milli müdafiə, kvant rabitəsi və digər sahələr böyük tətbiq perspektivləri göstərmişdir.
Lazer generasiyasının prinsipi ondan ibarətdir ki, optik qazanc materialındakı işığın optik boşluqda salınması ilə gücləndirilərək yüksək ardıcıl faza, tezlik və yayılma istiqaməti olan işıq əmələ gətirir. Kənar emissiya silsiləsi tipli yarımkeçirici lazerlər üçün optik boşluq işığı hər üç məkan ölçüsündə məhdudlaşdıra bilər. Lazer çıxışı istiqaməti boyunca məhdudlaşdırma əsasən rezonans boşluğunun parçalanması və örtülməsi ilə əldə edilir. Üfüqi istiqamətdə Şaquli istiqamətdə optik qapalılıq əsasən silsilənin forması ilə əmələ gələn ekvivalent sındırma indeksi fərqindən istifadə etməklə həyata keçirilir, şaquli istiqamətdə optik qapalılıq isə müxtəlif materiallar arasında sınma əmsalı fərqi ilə həyata keçirilir. Məsələn, 808 nm infraqırmızı lazerin qazanma bölgəsi GaAs kvant quyusu, optik qapalı təbəqə isə aşağı sındırma indeksi olan AlGaAsdır. GaAs və AlGaAs materiallarının qəfəs sabitləri demək olar ki, eyni olduğundan, bu struktur eyni zamanda optik qapalılığa nail olmur. Şəbəkə uyğunsuzluğu səbəbindən material keyfiyyəti ilə bağlı problemlər yarana bilər.
GaN-əsaslı lazerlərdə adətən optik qapalı təbəqə kimi aşağı sındırma indeksinə malik AlGaN, dalğa ötürücü təbəqə kimi isə yüksək sındırma indeksinə malik (In)GaN istifadə olunur. Bununla belə, emissiya dalğasının uzunluğu artdıqca, optik qapalı təbəqə ilə dalğa ötürücü təbəqə arasındakı sındırma indeksi fərqi davamlı olaraq azalır, beləliklə, optik qapalı təbəqənin işıq sahəsinə qapanma təsiri davamlı olaraq azalır. Xüsusilə yaşıl lazerlərdə bu cür strukturlar işıq sahəsini məhdudlaşdıra bilməyiblər ki, işıq alt təbəqəyə sızacaq. Hava/substrat/optik qapalı təbəqənin əlavə dalğa ötürücü strukturunun mövcudluğuna görə, substrata sızan işıq ola bilər Stabil rejim (substrat rejimi) formalaşır. Substrat rejiminin mövcudluğu optik sahənin şaquli istiqamətdə paylanmasının artıq Qauss paylanması deyil, "kaliks lobu" olmasına səbəb olacaq və şüa keyfiyyətinin pozulması, şübhəsiz ki, cihazın istifadəsinə təsir edəcəkdir.

Bu yaxınlarda, əvvəlki optik simulyasiya tədqiqatının nəticələrinə (DOI: 10.1364/OE.389880) əsaslanaraq, Çin Elmlər Akademiyasının Suzhou Nanotexnologiya İnstitutundan Liu Jianpinin tədqiqat qrupu qəfəs sabiti və sınma indeksi olan AlInGaN dördüncü materialından istifadə etməyi təklif etdi. optik qapalı təbəqə ilə eyni vaxtda tənzimlənməlidir. Substrat kalıbının ortaya çıxması, əlaqəli nəticələr Çin Milli Təbiət Elmləri Fondu tərəfindən idarə olunan və sponsorluq edilən Fundamental Research jurnalında dərc edilmişdir. Tədqiqatda eksperimentçilər əvvəlcə GaN/Sapphire şablonunda pilləli axın morfologiyası ilə yüksək keyfiyyətli AlInGaN nazik təbəqələrini heteroepitaksial şəkildə böyütmək üçün epitaksial böyümə prosesinin parametrlərini optimallaşdırdılar. Sonradan, GaN özünüdayandıran substratda AlInGaN qalın təbəqəsinin homoepitaksial sürəti göstərir ki, səthdə nizamsız silsilənin morfologiyası görünəcək, bu da səth pürüzlülüyünün artmasına səbəb olacaq və beləliklə, digər lazer strukturlarının epitaksial böyüməsinə təsir edəcəkdir. Tədqiqatçılar stress və epitaksial böyümənin morfologiyası arasındakı əlaqəni təhlil edərək, AlInGaN qalın təbəqəsində yığılmış sıxılma gərginliyinin belə morfologiyanın əsas səbəbi olduğunu irəli sürdülər və müxtəlif gərginlik vəziyyətlərində AlInGaN qalın təbəqələrini böyütməklə bu fərziyyəni təsdiq etdilər. Nəhayət, optimallaşdırılmış AlInGaN qalın təbəqəsini yaşıl lazerin optik qapalı təbəqəsində tətbiq etməklə, substrat rejiminin baş verməsi uğurla yatırıldı (Şəkil 1).


Şəkil 1. Sızma rejimi olmayan yaşıl lazer, (α) şaquli istiqamətdə işıq sahəsinin uzaq sahədə paylanması, (b) nöqtə diaqramı.

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