ການຄົ້ນຄວ້າລ່າສຸດກ່ຽວກັບເລເຊີເຄິ່ງຕົວນຳສີສອງສີ

ການຄົ້ນຄວ້າລ່າສຸດກ່ຽວກັບເລເຊີເຄິ່ງຕົວນຳສີສອງສີ

ເລເຊີແຜ່ນເຄິ່ງຕົວນຳ (ເລເຊີ SDL), ເຊິ່ງເອີ້ນກັນວ່າເລເຊີປ່ອຍແສງພາຍນອກແນວຕັ້ງ (VECSEL), ໄດ້ຮັບຄວາມສົນໃຈຢ່າງຫຼວງຫຼາຍໃນຊຸມປີມໍ່ໆມານີ້. ມັນລວມເອົາຂໍ້ດີຂອງຕົວຂະຫຍາຍແສງເຄິ່ງຕົວນຳ ແລະ ຕົວສະທ້ອນແສງແບບແຂງ. ມັນບໍ່ພຽງແຕ່ຫຼຸດຜ່ອນຂໍ້ຈຳກັດພື້ນທີ່ປ່ອຍແສງຂອງການຮອງຮັບໂໝດດຽວສຳລັບເລເຊີເຄິ່ງຕົວນຳແບບດັ້ງເດີມຢ່າງມີປະສິດທິພາບ, ແຕ່ຍັງມີການອອກແບບຊ່ອງຫວ່າງແຖບເຄິ່ງຕົວນຳທີ່ມີຄວາມຍືດຫຍຸ່ນ ແລະ ລັກສະນະການຂະຫຍາຍແສງວັດສະດຸສູງ. ມັນສາມາດເຫັນໄດ້ໃນສະຖານະການການນຳໃຊ້ທີ່ຫຼາກຫຼາຍ, ເຊັ່ນ: ສຽງລົບກວນຕ່ຳ.ເລເຊີເສັ້ນແຄບຜົນຜະລິດ, ການສ້າງກຳມະຈອນຊ້ຳກັນສູງທີ່ສັ້ນຫຼາຍ, ການສ້າງຮາໂມນິກລຳດັບສູງ, ແລະ ເຕັກໂນໂລຊີດາວນຳໂຊດຽມ, ແລະອື່ນໆ. ດ້ວຍຄວາມກ້າວໜ້າຂອງເຕັກໂນໂລຊີ, ຄວາມຕ້ອງການທີ່ສູງຂຶ້ນໄດ້ຖືກນຳສະເໜີສຳລັບຄວາມຍືດຫຍຸ່ນຂອງຄວາມຍາວຄື້ນຂອງມັນ. ຕົວຢ່າງ, ແຫຼ່ງແສງສະຫວ່າງທີ່ສອດຄ່ອງກັນຂອງຄວາມຍາວຄື້ນສອງໄດ້ສະແດງໃຫ້ເຫັນຄຸນຄ່າການນຳໃຊ້ທີ່ສູງຫຼາຍໃນຂົງເຂດທີ່ພົ້ນເດັ່ນຂຶ້ນມາເຊັ່ນ: lidar ຕ້ານການແຊກແຊງ, ການແຊກແຊງໂຮໂລແກຣມ, ການສື່ສານແບບແບ່ງຄວາມຍາວຄື້ນ, ການສ້າງອິນຟາເຣດກາງ ຫຼື ເຕຣາເຮີດ, ແລະ ຄວາມຖີ່ແສງຫຼາຍສີ. ວິທີການບັນລຸການປ່ອຍແສງສອງສີທີ່ມີຄວາມສະຫວ່າງສູງໃນເລເຊີແຜ່ນເຄິ່ງຕົວນຳ ແລະ ສະກັດກັ້ນການແຂ່ງຂັນດ້ານການຂະຫຍາຍສັນຍານຢ່າງມີປະສິດທິພາບລະຫວ່າງຄວາມຍາວຄື້ນຫຼາຍຄື້ນແມ່ນຄວາມຫຍຸ້ງຍາກໃນການຄົ້ນຄວ້າສະເໝີມາໃນຂົງເຂດນີ້.

ບໍ່ດົນມານີ້, ສອງສີເລເຊີເຄິ່ງຕົວນຳທີມງານໃນປະເທດຈີນໄດ້ສະເໜີການອອກແບບຊິບທີ່ມີນະວັດຕະກໍາເພື່ອແກ້ໄຂບັນຫານີ້. ຜ່ານການຄົ້ນຄວ້າດ້ານຕົວເລກຢ່າງເລິກເຊິ່ງ, ພວກເຂົາພົບວ່າການຄວບຄຸມການກັ່ນຕອງການໄດ້ຮັບແສງ quantum well ທີ່ກ່ຽວຂ້ອງກັບອຸນຫະພູມ ແລະ ຜົນກະທົບຂອງການກັ່ນຕອງ microcavity ຂອງ semiconductor ຢ່າງຖືກຕ້ອງຄາດວ່າຈະບັນລຸການຄວບຄຸມການໄດ້ຮັບແສງສອງສີທີ່ມີຄວາມຍືດຫຍຸ່ນ. ໂດຍອີງໃສ່ສິ່ງນີ້, ທີມງານໄດ້ອອກແບບຊິບທີ່ໄດ້ຮັບຄວາມສະຫວ່າງສູງ 960/1000 nm ຢ່າງສຳເລັດຜົນ. ເລເຊີນີ້ເຮັດວຽກໃນຮູບແບບພື້ນຖານໃກ້ກັບຂອບເຂດການຫັກເຫ, ດ້ວຍຄວາມສະຫວ່າງຂອງຜົນຜະລິດສູງເຖິງປະມານ 310 MW/cm²sr.

ຊັ້ນເພີ່ມກຳລັງຂອງແຜ່ນເຄິ່ງຕົວນຳມີຄວາມໜາພຽງແຕ່ສອງສາມໄມໂຄຣແມັດເທົ່ານັ້ນ, ແລະ ຊ່ອງຫວ່າງລະຫວ່າງຊ່ອງກາງຂອງ Fabry-Perot ແມ່ນຖືກສ້າງຂຶ້ນລະຫວ່າງຊ່ອງກາງອາກາດ ແລະ ຕົວສະທ້ອນແສງ Bragg ທີ່ກະຈາຍຢູ່ດ້ານລຸ່ມ. ການປະຕິບັດຕໍ່ຊ່ອງກາງຂອງເຄິ່ງຕົວນຳເປັນຕົວກອງແສງສະເປກຕຣຳທີ່ຕິດຕັ້ງຢູ່ໃນຊິບຈະປັບປ່ຽນການເພີ່ມກຳລັງຂອງບໍ່ຄວອນຕຳ. ໃນຂະນະດຽວກັນ, ຜົນກະທົບຂອງການກັ່ນຕອງຊ່ອງກາງ ແລະ ການເພີ່ມກຳລັງຂອງເຄິ່ງຕົວນຳມີອັດຕາການເລື່ອນອຸນຫະພູມທີ່ແຕກຕ່າງກັນ. ເມື່ອລວມກັບການຄວບຄຸມອຸນຫະພູມ, ການສະຫຼັບ ແລະ ການຄວບຄຸມຄວາມຍາວຄື້ນຜົນຜະລິດສາມາດບັນລຸໄດ້. ໂດຍອີງໃສ່ລັກສະນະເຫຼົ່ານີ້, ທີມງານໄດ້ຄິດໄລ່ ແລະ ກຳນົດຈຸດສູງສຸດຂອງການເພີ່ມກຳລັງຂອງບໍ່ຄວອນຕຳທີ່ 950 nm ທີ່ອຸນຫະພູມ 300 K, ໂດຍມີອັດຕາການເລື່ອນອຸນຫະພູມຂອງຄວາມຍາວຄື້ນເພີ່ມກຳລັງປະມານ 0.37 nm/K. ຕໍ່ມາ, ທີມງານໄດ້ອອກແບບປັດໄຈຈຳກັດຕາມລວງຍາວຂອງຊິບໂດຍໃຊ້ວິທີການສົ່ງຜ່ານແມັດຕຣິກ, ໂດຍມີຄວາມຍາວຄື້ນສູງສຸດປະມານ 960 nm ແລະ 1000 nm ຕາມລຳດັບ. ການຈຳລອງສະແດງໃຫ້ເຫັນວ່າອັດຕາການເລື່ອນອຸນຫະພູມແມ່ນພຽງແຕ່ 0.08 nm/K. ໂດຍການນໍາໃຊ້ເຕັກໂນໂລຊີການວາງໄອນ້ຳເຄມີໂລຫະ-ອິນຊີ ສຳລັບການເຕີບໂຕຂອງ epitaxial ແລະ ການເພີ່ມປະສິດທິພາບຂອງຂະບວນການເຕີບໂຕຢ່າງຕໍ່ເນື່ອງ, ຊິບກຳເນີດທີ່ມີຄຸນນະພາບສູງໄດ້ຖືກຜະລິດສຳເລັດ. ຜົນການວັດແທກຂອງການສ່ອງແສງຈາກແສງແມ່ນສອດຄ່ອງກັບຜົນການຈຳລອງຢ່າງສົມບູນ. ເພື່ອຫຼຸດຜ່ອນພາລະຄວາມຮ້ອນ ແລະ ບັນລຸການສົ່ງຕໍ່ພະລັງງານສູງ, ຂະບວນການຫຸ້ມຫໍ່ຊິບ semiconductor-diamond ໄດ້ຖືກພັດທະນາຕື່ມອີກ.

ຫຼັງຈາກສຳເລັດການຫຸ້ມຫໍ່ຊິບ, ທີມງານໄດ້ດຳເນີນການປະເມີນຜົນທີ່ສົມບູນແບບກ່ຽວກັບປະສິດທິພາບຂອງເລເຊີ. ໃນຮູບແບບການເຮັດວຽກຕໍ່ເນື່ອງ, ໂດຍການຄວບຄຸມພະລັງງານຂອງປັ໊ມ ຫຼື ອຸນຫະພູມຂອງຕົວລະບາຍຄວາມຮ້ອນ, ຄວາມຍາວຄື້ນຂອງການປ່ອຍສາມາດປັບໄດ້ຢ່າງຍືດຫຍຸ່ນລະຫວ່າງ 960 nm ແລະ 1000 nm. ເມື່ອພະລັງງານຂອງປັ໊ມຢູ່ພາຍໃນຂອບເຂດສະເພາະ, ເລເຊີຍັງສາມາດບັນລຸການເຮັດວຽກຄວາມຍາວຄື້ນສອງເທົ່າ, ດ້ວຍໄລຍະຫ່າງຄວາມຍາວຄື້ນສູງເຖິງ 39.4 nm. ໃນເວລານີ້, ພະລັງງານຄື້ນຕໍ່ເນື່ອງສູງສຸດບັນລຸ 3.8 W. ໃນຂະນະດຽວກັນ, ເລເຊີເຮັດວຽກໃນຮູບແບບພື້ນຖານໃກ້ກັບຂີດຈຳກັດການຫັກເຫ, ດ້ວຍປັດໄຈຄຸນນະພາບຂອງລຳແສງ M² ພຽງແຕ່ 1.1 ແລະ ຄວາມສະຫວ່າງສູງເຖິງປະມານ 310 MW/cm²sr. ທີມງານຍັງໄດ້ດຳເນີນການຄົ້ນຄວ້າກ່ຽວກັບປະສິດທິພາບຄື້ນທີ່ຕໍ່ເນື່ອງຂອງເລເຊີສັນຍານຄວາມຖີ່ລວມໄດ້ຖືກສັງເກດເຫັນໄດ້ສຳເລັດໂດຍການໃສ່ຜລຶກແສງ LiB₃O₅ ທີ່ບໍ່ເປັນເສັ້ນເຂົ້າໄປໃນຊ່ອງສະທ້ອນ, ເຊິ່ງຢືນຢັນການປະສານກັນຂອງຄວາມຍາວຄື້ນຄູ່.

ຜ່ານການອອກແບບຊິບທີ່ສະຫຼາດນີ້, ການປະສົມປະສານອິນຊີຂອງການກັ່ນຕອງ quantum well gain ແລະການກັ່ນຕອງ microcavity ໄດ້ບັນລຸຜົນ, ເຊິ່ງວາງພື້ນຖານການອອກແບບສຳລັບການນຳໃຊ້ແຫຼ່ງກຳເນີດເລເຊີສອງສີ. ໃນດ້ານຕົວຊີ້ວັດປະສິດທິພາບ, ເລເຊີສອງສີຊິບດຽວນີ້ມີຄວາມສະຫວ່າງສູງ, ມີຄວາມຍືດຫຍຸ່ນສູງ ແລະຜົນຜະລິດລຳແສງ coaxial ທີ່ຊັດເຈນ. ຄວາມສະຫວ່າງຂອງມັນຢູ່ໃນລະດັບຊັ້ນນຳລະດັບສາກົນໃນຂົງເຂດເລເຊີ semiconductor ສອງສີຊິບດຽວໃນປະຈຸບັນ. ໃນດ້ານການນຳໃຊ້ຕົວຈິງ, ຜົນສຳເລັດນີ້ຄາດວ່າຈະເສີມຂະຫຍາຍຄວາມຖືກຕ້ອງຂອງການກວດຈັບ ແລະຄວາມສາມາດໃນການຕ້ານການແຊກແຊງຂອງ lidar ຫຼາຍສີໃນສະພາບແວດລ້ອມທີ່ສັບສົນໂດຍການນຳໃຊ້ປະໂຫຍດຈາກຄວາມສະຫວ່າງສູງ ແລະຄຸນລັກສະນະສອງສີຂອງມັນ. ໃນຂົງເຂດຄວາມຖີ່ແສງ, ຜົນຜະລິດຄື້ນສອງທີ່ໝັ້ນຄົງຂອງມັນສາມາດໃຫ້ການສະໜັບສະໜູນທີ່ສຳຄັນສຳລັບການນຳໃຊ້ເຊັ່ນ: ການວັດແທກ spectral ທີ່ຊັດເຈນ ແລະ ການຮັບຮູ້ແສງທີ່ມີຄວາມລະອຽດສູງ.