Introdução ao laser emissor de borda (EEL)

Introdução ao laser emissor de borda (EEL)
Para obter saída de laser semicondutor de alta potência, a tecnologia atual é usar estrutura de emissão de borda. O ressonador do laser semicondutor emissor de borda é composto pela superfície de dissociação natural do cristal semicondutor, e o feixe de saída é emitido pela extremidade frontal do laser. O laser semicondutor do tipo emissão de borda pode atingir alta potência, mas seu o ponto de saída é elíptico, a qualidade do feixe é ruim e o formato do feixe precisa ser modificado com um sistema de modelagem de feixe.
O diagrama a seguir mostra a estrutura do laser semicondutor emissor de borda. A cavidade óptica da EEL é paralela à superfície do chip semicondutor e emite laser na borda do chip semicondutor, que pode realizar a saída do laser com alta potência, alta velocidade e baixo ruído. No entanto, a saída do feixe de laser da EEL geralmente tem seção transversal de feixe assimétrica e grande divergência angular, e a eficiência de acoplamento com fibra ou outros componentes ópticos é baixa.

O aumento da potência de saída EEL é limitado pelo acúmulo de calor residual na região ativa e danos ópticos na superfície do semicondutor. Ao aumentar a área do guia de ondas para reduzir o acúmulo de calor residual na região ativa para melhorar a dissipação de calor, aumentando a área de saída de luz para reduzir a densidade de potência óptica do feixe para evitar danos ópticos, a potência de saída de até várias centenas de miliwatts pode ser alcançado na estrutura de guia de onda de modo transversal único.
Para o guia de ondas de 100 mm, um único laser emissor de borda pode atingir dezenas de watts de potência de saída, mas neste momento o guia de ondas é altamente multimodo no plano do chip, e a proporção do feixe de saída também atinge 100:1, exigindo um sistema complexo de modelagem de feixe.
Partindo da premissa de que não há nenhum novo avanço na tecnologia de materiais e na tecnologia de crescimento epitaxial, a principal forma de melhorar a potência de saída de um único chip de laser semicondutor é aumentar a largura da faixa da região luminosa do chip. No entanto, aumentar muito a largura da tira é fácil de produzir oscilação transversal de modo de alta ordem e oscilação semelhante a um filamento, o que reduzirá bastante a uniformidade da saída de luz, e a potência de saída não aumenta proporcionalmente com a largura da tira, então a potência de saída de um único chip é extremamente limitado. Para melhorar significativamente a potência de saída, surge a tecnologia de array. A tecnologia integra múltiplas unidades de laser no mesmo substrato, de modo que cada unidade emissora de luz seja alinhada como uma matriz unidimensional na direção do eixo lento, desde que a tecnologia de isolamento óptico seja usada para separar cada unidade emissora de luz na matriz , para que não interfiram entre si, formando um laser de múltiplas aberturas, é possível aumentar a potência de saída de todo o chip aumentando o número de unidades emissoras de luz integradas. Este chip de laser semicondutor é um chip de matriz de laser semicondutor (LDA), também conhecido como barra de laser semicondutor.