Вступ до лазера з торцевим випромінюванням (EEL)

Вступ до лазера з торцевим випромінюванням (EEL)
Для отримання потужного напівпровідникового лазерного випромінювання сучасна технологія передбачає використання структури крайового випромінювання. Резонатор крайового випромінювального напівпровідникового лазера складається з природної поверхні дисоціації напівпровідникового кристала, а вихідний промінь випромінюється з переднього кінця лазера. Напівпровідниковий лазер крайового випромінювання може досягати високої вихідної потужності, але його вихідна пляма еліптична, якість променя низька, а форму променя необхідно змінювати за допомогою системи формування променя.
На наступній діаграмі показано структуру напівпровідникового лазера з торцевим випромінюванням. Оптичний резонатор EEL розташований паралельно поверхні напівпровідникового кристала та випромінює лазер на краю напівпровідникового кристала, що дозволяє реалізувати лазерний вихід з високою потужністю, високою швидкістю та низьким рівнем шуму. Однак лазерний промінь, що випромінюється EEL, зазвичай має асиметричний поперечний переріз та велику кутову розбіжність, а ефективність зв'язку з волокном або іншими оптичними компонентами низька.

Збільшення вихідної потужності EEL обмежується накопиченням відпрацьованого тепла в активній області та оптичними пошкодженнями на поверхні напівпровідника. Збільшуючи площу хвилеводу для зменшення накопичення відпрацьованого тепла в активній області та покращення розсіювання тепла, збільшуючи площу світлового випромінювання для зменшення щільності оптичної потужності променя та уникнення оптичних пошкоджень, в структурі однопоперечного хвилеводу можна досягти вихідної потужності до кількох сотень міліват.
Для хвилеводу діаметром 100 мм один лазер з торцевим випромінюванням може досягати десятків ват вихідної потужності, але наразі хвилевід є дуже багатомодовим на площині чіпа, а співвідношення сторін вихідного променя також досягає 100:1, що вимагає складної системи формування променя.
Виходячи з того, що немає нового прориву в технології матеріалів та технології епітаксіального росту, основним способом покращення вихідної потужності одного напівпровідникового лазерного чіпа є збільшення ширини смужки в області світла чіпа. Однак надмірне збільшення ширини смужки легко може призвести до поперечних коливань високого порядку моди та коливань, подібних до нитки, що значно знизить рівномірність світлового випромінювання, а вихідна потужність не збільшується пропорційно ширині смужки, тому вихідна потужність одного чіпа надзвичайно обмежена. Для значного покращення вихідної потужності використовується технологія матричних лазерів. Ця технологія інтегрує кілька лазерних блоків на одній підкладці, так що кожен світловипромінювальний блок вишикується в одновимірний масив у напрямку повільної осі. Якщо для розділення кожного світловипромінювального блоку в масиві використовується технологія оптичної ізоляції, щоб вони не заважали один одному, утворюючи багатоапертурне лазерне випромінювання, можна збільшити вихідну потужність усього чіпа, збільшивши кількість інтегрованих світловипромінювальних блоків. Цей напівпровідниковий лазерний чіп являє собою напівпровідниковий лазерний масив (LDA), також відомий як напівпровідникова лазерна планка.