Эки түстүү жарым өткөргүч лазерлер боюнча акыркы изилдөөлөр

Эки түстүү жарым өткөргүч лазерлер боюнча акыркы изилдөөлөр

Жарым өткөргүч диск лазерлери (SDL лазерлери), ошондой эле вертикалдуу тышкы көңдөй бетин чыгаруучу лазерлер (VECSEL) деп да белгилүү, акыркы жылдары көп көңүлдү бурду. Ал жарым өткөргүчтөрдүн күчөткүчүнүн жана катуу абалдагы резонаторлордун артыкчылыктарын айкалыштырат. Ал кадимки жарым өткөргүч лазерлер үчүн бир режимдүү колдоонун эмиссия аянтынын чектөөсүн натыйжалуу түрдө жеңилдетпестен, ошондой эле ийкемдүү жарым өткөргүч тилкелүү дизайнга жана жогорку материалдык күчөтүү мүнөздөмөлөрүнө ээ. Аны аз ызы-чуу сыяктуу кеңири колдонуу сценарийлеринде көрүүгө болот.кууш сызыктуу лазерчыгаруу, өтө кыска кайталануучу импульстарды генерациялоо, жогорку тартиптеги гармоникалык генерациялоо жана натрий жол көрсөткүч жылдыз технологиясы ж.б. Технологиянын өнүгүшү менен анын толкун узундугунун ийкемдүүлүгүнө жогорку талаптар коюлду. Мисалы, кош толкун узундугундагы когеренттүү жарык булактары анти-интерференциялык лидар, голографиялык интерферометрия, толкун узундугун бөлүү мультиплекстөө байланышы, орто инфракызыл же терагерц генерациясы жана көп түстүү оптикалык жыштык уячалары сыяктуу жаңыдан пайда болуп жаткан тармактарда өтө жогорку колдонуу баалуулугун көрсөттү. Жарым өткөргүч диск лазерлеринде жогорку жарыктыктагы кош түстүү эмиссияга кантип жетишүү жана бир нече толкун узундуктарынын ортосундагы күчтөндүрүү атаандаштыгын натыйжалуу басуу бул тармакта ар дайым изилдөө кыйынчылыгы болуп келген.

Жакында эле эки түстүүжарым жарым лазерКытайдагы команда бул көйгөйдү чечүү үчүн инновациялык чиптин дизайнын сунуштады. Терең сандык изилдөөлөрдүн натыйжасында алар температурага байланыштуу кванттык кудуктун күчтөндүрүлүшүн чыпкалоону жана жарым өткөргүч микрокөңдөйлүктү чыпкалоо эффекттерин так жөнгө салуу кош түстүү күчтөндүрүүнү ийкемдүү башкарууга жетишүүгө мүмкүндүк берерин аныкташты. Мунун негизинде команда 960/1000 нм жогорку жарыктык күчтөндүрүүчү чипти ийгиликтүү иштеп чыкты. Бул лазер дифракция чегине жакын фундаменталдык режимде иштейт, чыгыш жарыктыгы болжол менен 310 МВт/см²срге жетет.

Жарым өткөргүч дисктин күчөтүү катмарынын калыңдыгы бир нече микрометр гана, ал эми жарым өткөргүч-аба интерфейси менен төмөнкү бөлүштүрүлгөн Брэгг рефлекторунун ортосунда Фабри-Перо микрокөңдөйү пайда болот. Жарым өткөргүч микрокөңдөйүн чиптин орнотулган спектрдик чыпкасы катары кароо кванттык кудуктун күчөтүүсүн модуляциялайт. Ошол эле учурда, микрокөңдөй чыпкалоо эффектиси жана жарым өткөргүчтүн күчөтүүсү ар кандай температуралык дрейф ылдамдыктарына ээ. Температураны башкаруу менен айкалышып, чыгуучу толкун узундуктарын которуштуруу жана жөнгө салууга жетишүүгө болот. Ушул мүнөздөмөлөрдүн негизинде, топ 300 К температурада 950 нмде кванттык кудуктун күчөтүү чокусун эсептеп, орнотту, күчөтүү толкун узундугунун температуралык дрейф ылдамдыгы болжол менен 0,37 нм/К түздү. Андан кийин, топ чиптин узунунан чектөө коэффициентин өткөрүү матрицасы ыкмасын колдонуп иштеп чыкты, анын чоку толкун узундуктары тиешелүү түрдө болжол менен 960 нм жана 1000 нм болду. Моделдөөлөр температуранын дрейф ылдамдыгы болгону 0,08 нм/К экенин көрсөттү. Эпитаксиалдык өсүү үчүн металл-органикалык химиялык буу чөктүрүү технологиясын колдонуу жана өсүү процессин үзгүлтүксүз оптималдаштыруу менен жогорку сапаттагы күчөтүүчү чиптер ийгиликтүү жасалды. Фотолюминесценциянын өлчөө жыйынтыктары симуляциянын жыйынтыктарына толугу менен дал келет. Жылуулук жүктөмүн жеңилдетүү жана жогорку кубаттуулуктагы өткөрүүгө жетишүү үчүн жарым өткөргүч-алмаз чиптерин таңгактоо процесси андан ары иштелип чыкты.

Чипти таңгактоо аяктагандан кийин, команда анын лазердик иштешин комплекстүү баалоо жүргүздү. Үзгүлтүксүз иштөө режиминде, насостун кубаттуулугун же жылуулук раковинасынын температурасын башкаруу менен, нурлануунун толкун узундугун 960 нмден 1000 нмге чейин ийкемдүү түрдө тууралоого болот. Насостун кубаттуулугу белгилүү бир диапазондо болгондо, лазер толкун узундугунун интервалы 39,4 нмге чейин болгон кош толкун узундугундагы иштөөгө да жетише алат. Бул учурда максималдуу үзгүлтүксүз толкун кубаттуулугу 3,8 Втка жетет. Ошол эле учурда, лазер дифракция чегине жакын фундаменталдык режимде иштейт, нурдун сапат коэффициенти M² болгону 1,1 жана жарыктыгы болжол менен 310 МВт/см²срге чейин жетет. Ошондой эле, команда квази-үзгүлтүксүз толкундук иштеши боюнча изилдөө жүргүздү.лазерСуммалык жыштык сигналы LiB₃O₅ сызыктуу эмес оптикалык кристаллын резонанстык көңдөйгө киргизүү менен ийгиликтүү байкалган, бул кош толкун узундуктарынын синхрондоштурулушун тастыктаган.

Бул тапкыч чип дизайны аркылуу кванттык кудуктарды чыпкалоо жана микрокөңдөй чыпкалоо органикалык айкалышы ишке ашырылып, кош түстүү лазер булактарын ишке ашыруу үчүн долбоордук негиз түзүлдү. Иштөө көрсөткүчтөрү жагынан алганда, бул бир чиптүү кош түстүү лазер жогорку жарыктыкка, жогорку ийкемдүүлүккө жана так коаксиалдык нур чыгарууга жетишет. Анын жарыктыгы бир чиптүү кош түстүү жарым өткөргүч лазерлердин учурдагы тармагында эл аралык алдыңкы деңгээлде. Практикалык колдонуу жагынан алганда, бул жетишкендик анын жогорку жарыктыгын жана кош түстүү мүнөздөмөлөрүн пайдалануу менен татаал чөйрөлөрдө көп түстүү лидардын аныктоо тактыгын жана тоскоолдуктарга каршы жөндөмдүүлүгүн натыйжалуу жогорулатат деп күтүлүүдө. Оптикалык жыштык уялары тармагында анын туруктуу кош толкун узундугундагы чыгаруусу так спектрдик өлчөө жана жогорку чечилиштеги оптикалык сезүү сыяктуу колдонмолор үчүн маанилүү колдоо көрсөтө алат.