Utafiti wa hivi punde kuhusu leza za semicondukta zenye rangi mbili
Leza za diski za semiconductor (laser za SDL), pia hujulikana kama leza za uso wa wima za uso wa nje (VECSEL), zimevutia umakini mkubwa katika miaka ya hivi karibuni. Inachanganya faida za faida ya semiconductor na resonators imara-hali. Sio tu kupunguza kwa ufanisi kizuizi cha eneo la utoaji wa usaidizi wa hali moja kwa leza za kawaida za semiconductor, lakini pia huangazia muundo unaobadilika wa bandgap ya semicondukta na sifa za juu za kupata nyenzo. Inaweza kuonekana katika anuwai ya matukio ya matumizi, kama vile kelele ya chinilaser yenye upana wa mstaripato, kizazi cha mapigo ya moyo yenye marudio ya hali ya juu, uundaji wa mpangilio wa hali ya juu, na teknolojia ya nyota ya sodiamu, n.k. Pamoja na maendeleo ya teknolojia, mahitaji ya juu yamewekwa mbele kwa ajili ya kubadilika kwa urefu wa wimbi. Kwa mfano, vyanzo vya mwanga vinavyoshikamana vya urefu wa pande mbili vimeonyesha thamani ya juu sana ya matumizi katika sehemu zinazoibuka kama vile lidar ya kuzuia mwingiliano, interferometry ya holographic, mawasiliano ya kuzidisha mgawanyiko wa wavelength, kizazi cha kati cha infrared au terahertz, na masega ya masafa ya macho yenye rangi nyingi. Jinsi ya kufikia utoaji wa mwanga wa juu wa rangi mbili katika leza za diski za semiconductor na kukandamiza kwa ufanisi ushindani kati ya urefu wa mawimbi mengi daima imekuwa ugumu wa utafiti katika uwanja huu.
Hivi karibuni, rangi mbililaser ya semiconductortimu nchini China imependekeza muundo wa chip ili kukabiliana na changamoto hii. Kupitia utafiti wa kina wa nambari, waligundua kuwa kudhibiti kwa usahihi ujazo unaohusiana na halijoto vizuri kupata kuchuja na athari za uchujaji wa mikanda midogo ya semicondukta kunatarajiwa kufikia udhibiti rahisi wa faida ya rangi mbili. Kulingana na hili, timu ilifanikiwa kuunda chip ya kupata mwangaza wa juu ya 960/1000 nm. Leza hii inafanya kazi katika hali ya msingi karibu na kikomo cha mgawanyiko, ikiwa na mwangaza unaofikia takriban 310 MW/cm²sr.
Safu ya faida ya diski ya semiconductor ni nene ya mikromita chache tu, na microcavity ya Fabry-Perot huundwa kati ya kiolesura cha semiconductor-hewa na kiakisi cha chini kilichosambazwa cha Bragg. Kutibu microcavity ya semiconductor kama kichujio cha taswira kilichojengwa ndani cha chip kitarekebisha faida ya quantum vizuri. Wakati huo huo, athari ya uchujaji wa microcavity na faida ya semiconductor ina viwango tofauti vya kushuka kwa joto. Pamoja na udhibiti wa joto, ubadilishaji na udhibiti wa urefu wa urefu wa pato unaweza kupatikana. Kulingana na sifa hizi, timu ilikokotoa na kuweka kilele cha faida ya kisima cha quantum katika 950 nm katika halijoto ya 300 K, na kasi ya kupeperushwa kwa halijoto ya urefu wa mawimbi kuwa takriban 0.37 nm/K. Baadaye, timu ilibuni kipengele cha kizuizi cha longitudinal cha chipu kwa kutumia mbinu ya matrix ya upokezaji, yenye urefu wa juu wa urefu wa takriban 960 nm na 1000 nm mtawalia. Uigaji ulifichua kuwa kiwango cha kushuka kwa halijoto kilikuwa 0.08 nm/K pekee. Kwa kutumia teknolojia ya uwekaji wa mvuke ya kemikali ya metali-hai kwa ukuaji wa epitaxial na kuendelea kuboresha mchakato wa ukuaji, chipsi za ubora wa juu zilitengenezwa kwa mafanikio. Matokeo ya kipimo cha photoluminescence yanapatana kabisa na matokeo ya kuiga. Ili kupunguza mzigo wa mafuta na kufikia upitishaji wa nguvu ya juu, mchakato wa ufungaji wa chip cha semiconductor-almasi umeendelezwa zaidi.
Baada ya kukamilisha ufungaji wa chip, timu ilifanya tathmini ya kina ya utendakazi wake wa leza. Katika hali ya operesheni inayoendelea, kwa kudhibiti nguvu ya pampu au joto la kuzama kwa joto, urefu wa mawimbi ya utoaji unaweza kubadilishwa kwa urahisi kati ya 960 nm na 1000 nm. Wakati nguvu ya pampu iko ndani ya safu maalum, leza inaweza pia kufikia operesheni ya urefu wa pande mbili, na muda wa urefu wa hadi 39.4 nm. Kwa wakati huu, nguvu ya juu zaidi ya mawimbi inayoendelea hufikia 3.8 W. Wakati huo huo, leza hufanya kazi katika hali ya msingi karibu na kikomo cha mgawanyiko, ikiwa na kipengele cha ubora wa boriti M² cha 1.1 pekee na mwangaza unaofikia takriban 310 MW/cm²sr. Timu pia ilifanya utafiti juu ya utendaji wa wimbi linaloendelea la theleza. Ishara ya masafa ya jumla ilizingatiwa kwa mafanikio kwa kuingiza kioo cha macho kisicho na mstari LiB₃O₅ kwenye patiti ya resonant, kuthibitisha ulandanishi wa urefu wa mawimbi mawili.
Kupitia muundo huu wa busara wa chip, mchanganyiko wa kikaboni wa uchujaji wa faida ya quantum na uchujaji wa microcavity umepatikana, na kuweka msingi wa muundo wa utambuzi wa vyanzo vya leza zenye rangi mbili. Kwa upande wa viashiria vya utendakazi, leza hii ya rangi mbili-chip moja inapata mwangaza wa juu, kunyumbulika kwa juu na pato sahihi la boriti ya koaxial. Mwangaza wake uko katika kiwango cha kimataifa kinachoongoza katika uga wa sasa wa leza za semicondukta zenye rangi mbili za chipu moja. Kwa upande wa matumizi ya vitendo, mafanikio haya yanatarajiwa kuimarisha usahihi wa ugunduzi na uwezo wa kuzuia mwingiliano wa lidar ya rangi nyingi katika mazingira changamano kwa kutumia mwangaza wake wa juu na sifa za rangi mbili. Katika uga wa masega ya masafa ya macho, matokeo yake thabiti ya urefu wa mawimbi mawili yanaweza kutoa usaidizi muhimu kwa programu kama vile kipimo sahihi cha taswira na hisi ya macho ya msongo wa juu.
Muda wa kutuma: Sep-23-2025