ద్వంద్వ-రంగు సెమీకండక్టర్ లేజర్‌లపై తాజా పరిశోధన

ద్వంద్వ-రంగు సెమీకండక్టర్ లేజర్‌లపై తాజా పరిశోధన

సెమీకండక్టర్ డిస్క్ లేజర్‌లు (SDL లేజర్‌లు), వీటిని వర్టికల్ ఎక్స్‌టర్నల్ కేవిటీ సర్ఫేస్-ఎమిటింగ్ లేజర్‌లు (VECSEL) అని కూడా పిలుస్తారు, ఇవి ఇటీవలి సంవత్సరాలలో చాలా దృష్టిని ఆకర్షించాయి. ఇది సెమీకండక్టర్ గెయిన్ మరియు సాలిడ్-స్టేట్ రెసొనేటర్‌ల ప్రయోజనాలను మిళితం చేస్తుంది. ఇది సాంప్రదాయ సెమీకండక్టర్ లేజర్‌లకు సింగిల్-మోడ్ సపోర్ట్ యొక్క ఉద్గార ప్రాంత పరిమితిని సమర్థవంతంగా తగ్గించడమే కాకుండా, ఫ్లెక్సిబుల్ సెమీకండక్టర్ బ్యాండ్‌గ్యాప్ డిజైన్ మరియు అధిక మెటీరియల్ గెయిన్ లక్షణాలను కూడా కలిగి ఉంటుంది. తక్కువ-శబ్దం వంటి విస్తృత శ్రేణి అప్లికేషన్ దృశ్యాలలో దీనిని చూడవచ్చు.నారో-లైన్-విడ్త్ లేజర్అవుట్‌పుట్, అల్ట్రా-షార్ట్ హై-రిపీటీషన్ పల్స్ జనరేషన్, హై-ఆర్డర్ హార్మోనిక్ జనరేషన్ మరియు సోడియం గైడ్ స్టార్ టెక్నాలజీ మొదలైనవి. సాంకేతికత అభివృద్ధి చెందడంతో, దాని తరంగదైర్ఘ్య వశ్యత కోసం అధిక అవసరాలు ముందుకు తెచ్చారు. ఉదాహరణకు, యాంటీ-ఇంటర్‌ఫరెన్స్ లిడార్, హోలోగ్రాఫిక్ ఇంటర్‌ఫెరోమెట్రీ, తరంగదైర్ఘ్య డివిజన్ మల్టీప్లెక్సింగ్ కమ్యూనికేషన్, మిడ్-ఇన్‌ఫ్రారెడ్ లేదా టెరాహెర్ట్జ్ జనరేషన్ మరియు మల్టీ-కలర్ ఆప్టికల్ ఫ్రీక్వెన్సీ దువ్వెనలు వంటి అభివృద్ధి చెందుతున్న రంగాలలో ద్వంద్వ-తరంగదైర్ఘ్య కోహెరెంట్ కాంతి వనరులు చాలా ఎక్కువ అప్లికేషన్ విలువను ప్రదర్శించాయి. సెమీకండక్టర్ డిస్క్ లేజర్‌లలో హై-బ్రైట్‌నెస్ ద్వంద్వ-రంగు ఉద్గారాలను ఎలా సాధించాలి మరియు బహుళ తరంగదైర్ఘ్యాల మధ్య లాభాల పోటీని సమర్థవంతంగా అణచివేయడం ఎలా అనేది ఈ రంగంలో ఎల్లప్పుడూ పరిశోధన కష్టంగా ఉంది.

ఇటీవల, రెండు రంగులసెమీకండక్టర్ లేజర్ఈ సవాలును పరిష్కరించడానికి చైనాలోని బృందం ఒక వినూత్న చిప్ డిజైన్‌ను ప్రతిపాదించింది. లోతైన సంఖ్యా పరిశోధన ద్వారా, ఉష్ణోగ్రత-సంబంధిత క్వాంటం వెల్ గెయిన్ ఫిల్టరింగ్ మరియు సెమీకండక్టర్ మైక్రోకావిటీ ఫిల్టరింగ్ ప్రభావాలను ఖచ్చితంగా నియంత్రించడం ద్వారా ద్వంద్వ-రంగు గెయిన్ యొక్క సౌకర్యవంతమైన నియంత్రణను సాధించవచ్చని వారు కనుగొన్నారు. దీని ఆధారంగా, బృందం 960/1000 nm హై-బ్రైట్‌నెస్ గెయిన్ చిప్‌ను విజయవంతంగా రూపొందించింది. ఈ లేజర్ డిఫ్రాక్షన్ పరిమితికి సమీపంలో ఫండమెంటల్ మోడ్‌లో పనిచేస్తుంది, అవుట్‌పుట్ బ్రైట్‌నెస్ సుమారు 310 MW/cm²sr వరకు ఉంటుంది.

సెమీకండక్టర్ డిస్క్ యొక్క గెయిన్ పొర కొన్ని మైక్రోమీటర్ల మందం మాత్రమే ఉంటుంది మరియు సెమీకండక్టర్-ఎయిర్ ఇంటర్‌ఫేస్ మరియు దిగువన పంపిణీ చేయబడిన బ్రాగ్ రిఫ్లెక్టర్ మధ్య ఫాబ్రీ-పెరోట్ మైక్రోకావిటీ ఏర్పడుతుంది. సెమీకండక్టర్ మైక్రోకావిటీని చిప్ యొక్క అంతర్నిర్మిత స్పెక్ట్రల్ ఫిల్టర్‌గా పరిగణించడం వలన క్వాంటం బావి యొక్క గెయిన్‌ను మాడ్యులేట్ చేస్తుంది. ఇంతలో, మైక్రోకావిటీ ఫిల్టరింగ్ ప్రభావం మరియు సెమీకండక్టర్ గెయిన్ వేర్వేరు ఉష్ణోగ్రత డ్రిఫ్ట్ రేట్లను కలిగి ఉంటాయి. ఉష్ణోగ్రత నియంత్రణతో కలిపి, అవుట్‌పుట్ తరంగదైర్ఘ్యాల స్విచింగ్ మరియు నియంత్రణను సాధించవచ్చు. ఈ లక్షణాల ఆధారంగా, బృందం క్వాంటం బావి యొక్క గెయిన్ పీక్‌ను 300 K ఉష్ణోగ్రత వద్ద 950 nm వద్ద లెక్కించి సెట్ చేసింది, గెయిన్ తరంగదైర్ఘ్యం యొక్క ఉష్ణోగ్రత డ్రిఫ్ట్ రేటు సుమారు 0.37 nm/K. తదనంతరం, బృందం ట్రాన్స్‌మిషన్ మ్యాట్రిక్స్ పద్ధతిని ఉపయోగించి చిప్ యొక్క రేఖాంశ పరిమితి కారకాన్ని రూపొందించింది, గరిష్ట తరంగదైర్ఘ్యాలు వరుసగా 960 nm మరియు 1000 nm. ఉష్ణోగ్రత డ్రిఫ్ట్ రేటు 0.08 nm/K మాత్రమే అని అనుకరణలు వెల్లడించాయి. ఎపిటాక్సియల్ పెరుగుదల కోసం లోహ-సేంద్రీయ రసాయన ఆవిరి నిక్షేపణ సాంకేతికతను ఉపయోగించడం ద్వారా మరియు వృద్ధి ప్రక్రియను నిరంతరం ఆప్టిమైజ్ చేయడం ద్వారా, అధిక-నాణ్యత గెయిన్ చిప్‌లను విజయవంతంగా తయారు చేయడం జరిగింది. ఫోటోల్యూమినిసెన్స్ యొక్క కొలత ఫలితాలు అనుకరణ ఫలితాలతో పూర్తిగా స్థిరంగా ఉన్నాయి. థర్మల్ లోడ్‌ను తగ్గించడానికి మరియు అధిక-శక్తి ప్రసారాన్ని సాధించడానికి, సెమీకండక్టర్-డైమండ్ చిప్ ప్యాకేజింగ్ ప్రక్రియను మరింత అభివృద్ధి చేశారు.

చిప్ ప్యాకేజింగ్ పూర్తి చేసిన తర్వాత, బృందం దాని లేజర్ పనితీరు యొక్క సమగ్ర అంచనాను నిర్వహించింది. నిరంతర ఆపరేషన్ మోడ్‌లో, పంప్ పవర్ లేదా హీట్ సింక్ ఉష్ణోగ్రతను నియంత్రించడం ద్వారా, ఉద్గార తరంగదైర్ఘ్యాన్ని 960 nm మరియు 1000 nm మధ్య సరళంగా సర్దుబాటు చేయవచ్చు. పంప్ పవర్ ఒక నిర్దిష్ట పరిధిలో ఉన్నప్పుడు, లేజర్ 39.4 nm వరకు తరంగదైర్ఘ్య విరామంతో ద్వంద్వ-తరంగదైర్ఘ్య ఆపరేషన్‌ను కూడా సాధించగలదు. ఈ సమయంలో, గరిష్ట నిరంతర తరంగ శక్తి 3.8 W కి చేరుకుంటుంది. అదే సమయంలో, లేజర్ వివర్తన పరిమితికి సమీపంలో ఫండమెంటల్ మోడ్‌లో పనిచేస్తుంది, బీమ్ నాణ్యత కారకం M² కేవలం 1.1 మరియు దాదాపు 310 MW/cm²sr వరకు ప్రకాశం ఉంటుంది. బృందం పాక్షిక-నిరంతర తరంగ పనితీరుపై కూడా పరిశోధన నిర్వహించింది.లేజర్. ప్రతిధ్వని కుహరంలోకి LiB₃O₅ నాన్‌లీనియర్ ఆప్టికల్ క్రిస్టల్‌ను చొప్పించడం ద్వారా మొత్తం ఫ్రీక్వెన్సీ సిగ్నల్‌ను విజయవంతంగా గమనించారు, ఇది ద్వంద్వ తరంగదైర్ఘ్యాల సమకాలీకరణను నిర్ధారిస్తుంది.

ఈ చమత్కారమైన చిప్ డిజైన్ ద్వారా, క్వాంటం వెల్ గెయిన్ ఫిల్టరింగ్ మరియు మైక్రోకావిటీ ఫిల్టరింగ్ యొక్క సేంద్రీయ కలయిక సాధించబడింది, ఇది డ్యూయల్-కలర్ లేజర్ మూలాల సాక్షాత్కారానికి డిజైన్ పునాది వేసింది. పనితీరు సూచికల పరంగా, ఈ సింగిల్-చిప్ డ్యూయల్-కలర్ లేజర్ అధిక ప్రకాశం, అధిక వశ్యత మరియు ఖచ్చితమైన కోక్సియల్ బీమ్ అవుట్‌పుట్‌ను సాధిస్తుంది. సింగిల్-చిప్ డ్యూయల్-కలర్ సెమీకండక్టర్ లేజర్‌ల ప్రస్తుత రంగంలో దీని ప్రకాశం అంతర్జాతీయంగా ప్రముఖ స్థాయిలో ఉంది. ఆచరణాత్మక అప్లికేషన్ పరంగా, ఈ సాధన దాని అధిక ప్రకాశం మరియు డ్యూయల్-కలర్ లక్షణాలను పెంచడం ద్వారా సంక్లిష్ట వాతావరణాలలో బహుళ-రంగు లిడార్ యొక్క గుర్తింపు ఖచ్చితత్వం మరియు యాంటీ-ఇంటర్‌ఫరెన్స్ సామర్థ్యాన్ని సమర్థవంతంగా పెంచుతుందని భావిస్తున్నారు. ఆప్టికల్ ఫ్రీక్వెన్సీ దువ్వెనల రంగంలో, దాని స్థిరమైన డ్యూయల్-వేవ్‌లెంగ్త్ అవుట్‌పుట్ ఖచ్చితమైన స్పెక్ట్రల్ కొలత మరియు అధిక-రిజల్యూషన్ ఆప్టికల్ సెన్సింగ్ వంటి అనువర్తనాలకు కీలకమైన మద్దతును అందిస్తుంది.