Stvoren novi jednostruki poluvodički laser: Istodobno skaliranje velike snage i veličine
Istraživači sa Sveučilišta California u Berkeleyu (UC Berkeley) nedavno su razvili novu vrstu poluvodičkog lasera pod nazivom BerkSEL. Rezultati su objavljeni u časopisu Nature 29. lipnja.
Shema Berkley Surface Emission Laser (BerkSEL), s zrakom pumpe u plavoj boji i laserskom zrakom u crvenoj boji.
Istovremeno povećanje veličine i snage lasera s jednim načinom rada izazov je u optici od izgradnje prvog lasera 1960. godine. I ovaj rad pokazuje da veličina ne mora doći po cijenu koherentnosti, što omogućuje laserima da budu snažniji i stabilniji i pokrivaju veće udaljenosti u mnogim primjenama.
Tim istraživača predvođen Boubacarom Kantéom, izvanrednim profesorom na Odjelu za elektrotehniku i računalne znanosti (EECS) na Kalifornijskom sveučilištu u Berkeleyu i znanstvenicima u Odjelu za znanost o materijalima u Nacionalnom laboratoriju Lawrence Berkeley demonstrirali su poluvodički film s jednoliko razmaknutim perforacijama rupa identične veličine koji može djelovati kao skalabilna laserska šupljina. Rezultati pokazuju da laserska zraka emitira dosljednu jednu valnu duljinu bez obzira na veličinu ove laserske šupljine.
U konvencionalnim laserima koherentno usmjereno svjetlo s jednom valnom duljinom počinje se raspadati kako se laserska šupljina povećava. Standardno rješenje je korištenje vanjskog mehanizma poput valnog zraka za pojačavanje snopa, međutim, to zauzima puno prostora. Uklanjanjem potrebe za vanjskim pojačanjem, istraživači sada mogu smanjiti veličinu i povećati učinkovitost računalnih čipova i drugih laserski ovisnih komponenti.
Ovaj rad je posebno važan za tehnologiju laserskog lasera za emitiranje vertikalne površine šupljina (VCSEL). U VCSELS-u se svjetlost emitira okomito s gornje površine čipa. VCSEM-ovi su obično široki samo nekoliko mikrona, a trenutna strategija koja se koristi za povećanje njihove snage je grupiranje stotina pojedinačnih VCSELL-ova. Budući da su laseri neovisni, imaju različite faze i valne duljine, tako da se njihove moći ne kombiniraju koherentno - što je prihvatljivo u primjenama kao što je prepoznavanje lica, ali potpuno neupotrebljivo u primjenama gdje je točnost kritična, poput komunikacija ili operacije.
Laserski dizajn "BerkSEL" razvijen na UC Berkeleyu omogućuje učinkovitiju emisiju svjetlosti u jednom načinu rada, prvenstveno na temelju fizičkih svojstava svjetlosti koja prolaze kroz rupe u tankim filmovima. Film koji su razvili je 200-nm debljine indija galij arsenid fosfida (poluvodič koji se obično koristi u optičkim vlaknima i telekomunikacijskoj tehnologiji). Istraživači primjećuju da su ove pravilne rupe urezane fotolitografijom i moraju imati fiksnu veličinu, oblik i udaljenost - mogu djelovati kao Točke Dirac, topološka značajka dvodimenzionalnih materijala temeljenih na linearnoj disperziji energije.
Nadalje, budući da je faza širenja svjetlosti iz jedne točke u drugu jednaka indeksu loma pomnoženom s prijeđenom udaljenosti. Budući da je indeks loma nula na dirac točki, svjetlost koja se emitira iz različitih dijelova poluvodiča nalazi se u potpuno istoj fazi i stoga je optički identična. Walid Redjem, ko-glavni autor studije i postdoktorand EECS-a, rekao je: "Film u našoj studiji ima oko 3,000 rupa, ali teoretski, mogao bi imati milijun ili milijardu rupa i rezultat bi bio isti."
Istraživači sada koriste visokoenergetski pulsirani laser za optičko pumpanje i napajanje BerkSEL uređaja i mjerenje emisije iz svakog otvora pomoću konfokalnog mikroskopa optimiziranog za gotovo infracrvenu spektroskopiju. Podešavanjem specifikacija dizajna kao što su veličina otvora blende i poluvodički materijal, poluvodički laseri "BerkSELs" mogu emitirati na različitim ciljnim valnim duljinama.
Ako želite saznati više informacija o MRJ-Laseru, posjetite:
Stroj za lasersko čišćenje:https://www.mrj-laserclean.com/laser-cleaning-machine/
Stroj za lasersko označavanje:https://www.mrj-laserclean.com/laser-marking-machine/
Laserski aparat za zavarivanje:https://www.mrj-laserclean.com/laser-welding-machine/
