Introducción al láser de emisión de bordes (EEL)

Introducción al láser de emisión de bordes (EEL)
Para obtener una salida de láser semiconductor de alta potencia, la tecnología actual consiste en utilizar una estructura de emisión de borde. El resonador del láser semiconductor de emisión de borde está compuesto por la superficie de disociación natural del cristal semiconductor y el haz de salida se emite desde el extremo frontal del láser. El láser semiconductor de tipo de emisión de borde puede lograr una salida de alta potencia, pero su el punto de salida es elíptico, la calidad del haz es deficiente y es necesario modificar la forma del haz con un sistema de conformación del haz.
El siguiente diagrama muestra la estructura del láser semiconductor que emite bordes. La cavidad óptica de EEL es paralela a la superficie del chip semiconductor y emite láser en el borde del chip semiconductor, lo que puede realizar la salida del láser con alta potencia, alta velocidad y bajo ruido. Sin embargo, la salida del haz láser del EEL generalmente tiene una sección transversal del haz asimétrica y una gran divergencia angular, y la eficiencia del acoplamiento con fibra u otros componentes ópticos es baja.

El aumento de la potencia de salida de EEL está limitado por la acumulación de calor residual en la región activa y el daño óptico en la superficie del semiconductor. Al aumentar el área de la guía de ondas para reducir la acumulación de calor residual en la región activa para mejorar la disipación de calor, al aumentar el área de salida de luz para reducir la densidad de potencia óptica del haz y evitar daños ópticos, la potencia de salida de hasta varios cientos de milivatios puede lograrse en la estructura de guía de onda de modo transversal único.
Para la guía de ondas de 100 mm, un láser que emite un solo borde puede alcanzar decenas de vatios de potencia de salida, pero en este momento la guía de ondas es altamente multimodo en el plano del chip y la relación de aspecto del haz de salida también alcanza 100:1. requiriendo un complejo sistema de conformación de vigas.
Partiendo de la premisa de que no existe ningún nuevo avance en la tecnología de materiales y la tecnología de crecimiento epitaxial, la principal forma de mejorar la potencia de salida de un único chip láser semiconductor es aumentar el ancho de la tira de la región luminosa del chip. Sin embargo, aumentar demasiado el ancho de la tira es fácil de producir una oscilación transversal de modo de orden alto y una oscilación similar a un filamento, lo que reducirá en gran medida la uniformidad de la salida de luz, y la potencia de salida no aumenta proporcionalmente con el ancho de la tira, por lo que la potencia de salida de un solo chip es extremadamente limitado. Para mejorar en gran medida la potencia de salida, surge la tecnología de matriz. La tecnología integra múltiples unidades láser en el mismo sustrato, de modo que cada unidad emisora ​​de luz esté alineada como una matriz unidimensional en la dirección del eje lento, siempre que se utilice la tecnología de aislamiento óptico para separar cada unidad emisora ​​de luz en la matriz. , para que no interfieran entre sí, formando un láser de apertura múltiple, puede aumentar la potencia de salida de todo el chip aumentando el número de unidades emisoras de luz integradas. Este chip láser semiconductor es un chip de matriz láser semiconductor (LDA), también conocido como barra láser semiconductora.