Երկգույն կիսահաղորդչային լազերների վերաբերյալ վերջին հետազոտությունները

Երկգույն կիսահաղորդչային լազերների վերաբերյալ վերջին հետազոտությունները

Կիսահաղորդչային սկավառակային լազերները (SDL լազերներ), որոնք հայտնի են նաև որպես ուղղահայաց արտաքին խոռոչի մակերեսային ճառագայթող լազերներ (VECSEL), վերջին տարիներին մեծ ուշադրություն են գրավել։ Այն համատեղում է կիսահաղորդչային ուժեղացման և պինդ վիճակի ռեզոնատորների առավելությունները։ Այն ոչ միայն արդյունավետորեն մեղմացնում է ավանդական կիսահաղորդչային լազերների միառժամանակյա աջակցության ճառագայթման տարածքի սահմանափակումը, այլև առանձնանում է կիսահաղորդչային ճկուն գոտիական բացվածքի դիզայնով և նյութի բարձր ուժեղացման բնութագրերով։ Այն կարելի է տեսնել կիրառման լայն շրջանակում, ինչպիսիք են ցածր աղմուկը։նեղ գծի լայնությամբ լազերելքային հզորություն, գերկարճ բարձր կրկնվող իմպուլսների ստեղծում, բարձր կարգի հարմոնիկների ստեղծում և նատրիումի ուղեցույց աստղի տեխնոլոգիա և այլն: Տեխնոլոգիայի զարգացման հետ մեկտեղ, ալիքի երկարության ճկունության համար ավելի բարձր պահանջներ են առաջադրվել: Օրինակ, կրկնակի ալիքի երկարությամբ կոհերենտ լույսի աղբյուրները ցուցաբերել են չափազանց բարձր կիրառական արժեք զարգացող ոլորտներում, ինչպիսիք են հակաինտերֆերենցիալ լիդարը, հոլոգրաֆիկ ինտերֆերոմետրիան, ալիքի երկարության բաժանման մուլտիպլեքսավորման հաղորդակցությունը, միջին ինֆրակարմիր կամ տերահերցային ստեղծումը և բազմագույն օպտիկական հաճախականության սանրերը: Այս ոլորտում միշտ էլ հետազոտական ​​դժվարություն է եղել, թե ինչպես հասնել բարձր պայծառության կրկնակի գույնի ճառագայթման կիսահաղորդչային սկավառակային լազերներում և արդյունավետորեն ճնշել բազմաթիվ ալիքի երկարությունների միջև ուժեղացման մրցակցությունը:

Վերջերս երկգույնկիսահաղորդչային լազերՉինաստանում գտնվող թիմը առաջարկել է նորարարական չիպի դիզայն՝ այս խնդիրը լուծելու համար: Խորը թվային հետազոտությունների միջոցով նրանք պարզել են, որ ջերմաստիճանի հետ կապված քվանտային հորատանցքի ուժեղացման ֆիլտրացման և կիսահաղորդչային միկրոխոռոչի ֆիլտրացման էֆեկտների ճշգրիտ կարգավորումը, ակնկալվում է, որ կապահովի երկգույն ուժեղացման ճկուն կառավարում: Դրա հիման վրա թիմը հաջողությամբ նախագծել է 960/1000 նմ բարձր պայծառության ուժեղացման չիպ: Այս լազերը գործում է դիֆրակցիայի սահմանին մոտ գտնվող հիմնարար ռեժիմով՝ մոտավորապես 310 ՄՎտ/սմ²/վրկ ելքային պայծառությամբ:

Կիսահաղորդչային սկավառակի ուժեղացման շերտը ընդամենը մի քանի միկրոմետր հաստություն ունի, և կիսահաղորդչային-օդ միջերեսի և ներքևում բաշխված Բրեգգի անդրադարձիչի միջև ձևավորվում է Ֆաբրի-Պերոյի միկրոխոռոչ։ Կիսահաղորդչային միկրոխոռոչը չիպի ներկառուցված սպեկտրալ ֆիլտրի դերում դիտարկելը կմոդուլացնի քվանտային հորի ուժեղացումը։ Միևնույն ժամանակ, միկրոխոռոչի ֆիլտրացման էֆեկտը և կիսահաղորդչային ուժեղացումը ունեն տարբեր ջերմաստիճանային շեղման արագություններ։ Ջերմաստիճանի կարգավորման հետ միասին կարելի է հասնել ելքային ալիքի երկարությունների անջատմանը և կարգավորմանը։ Այս բնութագրերի հիման վրա թիմը հաշվարկել և սահմանել է քվանտային հորի ուժեղացման գագաթնակետը 950 նմ-ի վրա 300 Կ ջերմաստիճանում, որտեղ ուժեղացման ալիքի երկարության ջերմաստիճանային շեղման արագությունը կազմում է մոտավորապես 0.37 նմ/Կ։ Հետագայում թիմը նախագծել է չիպի երկայնական սահմանափակման գործակիցը՝ օգտագործելով փոխանցման մատրիցային մեթոդը՝ համապատասխանաբար մոտավորապես 960 նմ և 1000 նմ գագաթնակետային ալիքի երկարություններով։ Սիմուլյացիաները ցույց են տվել, որ ջերմաստիճանի շեղման արագությունը կազմում է ընդամենը 0.08 նմ/Կ։ Մետաղ-օրգանական քիմիական գոլորշիների նստեցման տեխնոլոգիան էպիտաքսիալ աճի համար օգտագործելով և աճի գործընթացը անընդհատ օպտիմալացնելով՝ հաջողությամբ պատրաստվել են բարձրորակ ուժեղացման չիպեր: Ֆոտոլյումինեսցենցիայի չափման արդյունքները լիովին համապատասխանում են մոդելավորման արդյունքներին: Ջերմային բեռը մեղմելու և բարձր հզորության փոխանցման հասնելու համար կիսահաղորդչային-ադամանդե չիպի փաթեթավորման գործընթացը հետագայում մշակվել է:

Չիպի փաթեթավորումն ավարտելուց հետո թիմը կատարեց լազերի աշխատանքի համապարփակ գնահատում: Անընդհատ աշխատանքի ռեժիմում, պոմպի հզորությունը կամ ջերմափոխանակիչի ջերմաստիճանը կառավարելով, ճառագայթման ալիքի երկարությունը կարող է ճկուն կերպով կարգավորվել 960 նմ-ից մինչև 1000 նմ: Երբ պոմպի հզորությունը գտնվում է որոշակի միջակայքում, լազերը կարող է նաև ապահովել կրկնակի ալիքի երկարության աշխատանք՝ մինչև 39.4 նմ ալիքի երկարության միջակայքով: Այս պահին առավելագույն անընդհատ ալիքի հզորությունը հասնում է 3.8 Վտ-ի: Միևնույն ժամանակ, լազերը գործում է հիմնարար ռեժիմով՝ դիֆրակցիայի սահմանի մոտ, ընդամենը 1.1 ճառագայթի որակի գործակցով M² և մոտավորապես 310 ՄՎտ/սմ²/վրկ պայծառությամբ: Թիմը նաև հետազոտություններ է անցկացրել լազերի կիսաանընդհատ ալիքային աշխատանքի վերաբերյալ:լազերԳումարային հաճախականության ազդանշանը հաջողությամբ դիտարկվել է՝ LiB₃O₅ ոչ գծային օպտիկական բյուրեղը ռեզոնանսային խոռոչի մեջ տեղադրելով, հաստատելով կրկնակի ալիքի երկարությունների համաժամեցումը։

Այս հնարամիտ չիպի դիզայնի միջոցով ձեռք է բերվել քվանտային հորատանցքի ուժեղացման ֆիլտրացման և միկրոխոռոչային ֆիլտրացման օրգանական համադրություն, որը հիմք է դնում երկգույն լազերային աղբյուրների իրականացման համար: Արդյունավետության ցուցանիշների առումով, այս միաչիպ երկգույն լազերը հասնում է բարձր պայծառության, բարձր ճկունության և ճշգրիտ կոաքսիալ ճառագայթի ելքային հզորության: Դրա պայծառությունը միջազգային առաջատար մակարդակի վրա է միաչիպ երկգույն կիսահաղորդչային լազերների ներկայիս ոլորտում: Գործնական կիրառման առումով, այս նվաճումը, ինչպես սպասվում է, արդյունավետորեն կբարելավի բազմագույն լիդարի հայտնաբերման ճշգրտությունը և միջամտության դեմ պայքարի ունակությունը բարդ միջավայրերում՝ օգտագործելով դրա բարձր պայծառությունը և երկգույն բնութագրերը: Օպտիկական հաճախականության սանրերի ոլորտում դրա կայուն երկալիքային երկարության ելքային հզորությունը կարող է կարևոր աջակցություն ապահովել այնպիսի կիրառությունների համար, ինչպիսիք են ճշգրիտ սպեկտրալ չափումը և բարձր թույլտվությամբ օպտիկական զգայունությունը: