Creat un nou laser cu semiconductor monomod: scalare simultană de mare putere și dimensiune
Cercetătorii de la Universitatea din California, Berkeley (UC Berkeley) au dezvoltat recent un nou tip de laser semiconductor numit BerkSEL. Rezultatele au fost publicate în revista Nature pe 29 iunie.
Schema laserului de emisie de suprafață Berkley (BerkSEL), cu fasciculul pompei în albastru și fasciculul laser în roșu.
Creșterea simultană a dimensiunii și a puterii laserelor cu un singur mod a reprezentat o provocare în optică, de când primul laser a fost construit în 1960. Și această lucrare arată că dimensiunea nu trebuie să vină cu prețul coerenței, ceea ce permite laserelor să fie mai puternice. și stabil și acoperă distanțe mai lungi în multe aplicații.
O echipă de cercetători condusă de Boubacar Kanté, profesor asociat la Departamentul de Inginerie Electrică și Informatică (EECS) de la Universitatea din California, Berkeley, și oameni de știință din Divizia de Știința Materialelor de la Laboratorul Național Lawrence Berkeley au demonstrat un film de semiconductor cu uniformitate perforații de găuri distanțate și de dimensiuni identice care pot acționa ca o cavitate laser scalabilă. Rezultatele arată că fasciculul laser emite o singură lungime de undă consistentă, indiferent de dimensiunea acestei cavități laser.
La laserele convenționale, lumina direcțională coerentă cu o singură lungime de undă începe să se spargă pe măsură ce cavitatea laserului crește în dimensiune. Soluția standard este utilizarea unui mecanism extern, cum ar fi un ghid de undă, pentru a amplifica fasciculul, cu toate acestea, acest lucru ocupă mult spațiu. Prin eliminarea nevoii de amplificare externă, cercetătorii pot reduce acum dimensiunea și pot crește eficiența cipurilor de computer și a altor componente dependente de laser.
Această lucrare este deosebit de relevantă pentru tehnologia laser cu emisie de suprafață cu cavitate verticală (VCSEL). În VCSELS, lumina este emisă vertical de pe suprafața superioară a cipului. VCSEL-urile sunt de obicei lățime de doar câțiva microni, iar strategia actuală folosită pentru a le spori puterea este de a grupa sute de VCSEL-uri individuale împreună. Deoarece laserele sunt independente, au faze și lungimi de undă diferite, astfel încât puterile lor nu se combină în mod coerent - ceea ce este acceptabil în aplicații precum recunoașterea facială, dar complet nefuncțional în aplicații în care acuratețea este critică, precum comunicațiile sau intervențiile chirurgicale.
Designul laser „BerkSEL” dezvoltat la UC Berkeley face posibilă o emisie de lumină monomod mai eficientă, bazată în principal pe proprietățile fizice ale luminii care trece prin găurile din peliculele subțiri. Filmul pe care l-au dezvoltat este o fosfură de arseniură de indiu și galiu cu grosimea de 200-nm (un semiconductor folosit în mod obișnuit în fibra optică și tehnologia telecomunicațiilor). Cercetătorii observă că aceste găuri obișnuite sunt gravate prin fotolitografie și trebuie să aibă o dimensiune, formă și distanță fixe - ele sunt capabile să acționeze ca puncte Dirac, o caracteristică topologică a materialelor bidimensionale bazată pe dispersia liniară a energiei.
În plus, deoarece faza luminii care se propagă de la un punct la altul este egală cu indicele de refracție înmulțit cu distanța parcursă. Deoarece indicele de refracție este zero în punctul Dirac, lumina emisă din diferite părți ale semiconductorului este exact în aceeași fază și, prin urmare, este identică optic. Walid Redjem, co-autor principal al studiului și un bursier postdoctoral EECS, a spus: „Filmul din studiul nostru are aproximativ 3,000 găuri, dar teoretic, ar putea avea un milion sau un miliard de găuri și rezultatul ar fi la fel.”
Cercetătorii folosesc acum un laser cu impulsuri de mare energie pentru a pompa optic și a alimenta dispozitivul BerkSEL și pentru a măsura emisia din fiecare deschidere folosind un microscop confocal optimizat pentru spectroscopie în infraroșu apropiat. Prin ajustarea specificațiilor de proiectare, cum ar fi dimensiunea deschiderii și materialul semiconductor, laserele semiconductoare „BerkSELs” pot emite la diferite lungimi de undă țintă.
Dacă doriți să aflați mai multe informații despre MRJ-Laser, vă rugăm să vizitați:
Mașină de curățat cu laser:https://www.mrj-laserclean.com/laser-cleaning-machine/
Mașină de marcat cu laser:https://www.mrj-laserclean.com/laser-marking-machine/
Aparat de sudura cu laser:https://www.mrj-laserclean.com/laser-welding-machine/
