Khỏi niệm buồng cộng hưởng quang rộng (Large Optical Cavity)

Một phần của tài liệu Nghiên cứu chất lượng chùm tia Laser bán dẫn công suất cao cấu trúc giếng lượng tử và module laser phát ở bước sóng 670 nm (Trang 30)

Cấu trỳc cỏc lớp và cỏc chiều của laser BA cụng suất cao và hỡnh dạng của chựm phỏt được chỉ ra trong hỡnh 1.12

Cấu trỳc dẫn súng của lớp lừi cú chiết suất cao hơn chiết suất của lớp vỏ. Miền tớch cực được tạo ra trong lớp lừi thường là một hoặc nhiều giếng lượng tử được biến dạng. Một cấu trỳc laser tối ưu phải cú cỏc tớnh chất yờu cầu như sau:

Hệ số giam giữ cao để giảm dũng ngưỡng

Độ rộng trường gần lớn để giảm mật độ cụng suất bề mặt

Độ rộng trường gần nhỏ để giảm chiều dày tổng của lớp epitaxy, cũng như giảm nhiệt trở, điện trở.

Độ rộng trường gần lớn để đạt được sự phõn kỳ theo hướng thẳng đứng nhỏ. Suy hao quang do tỏn xạ thấp

Suy hao quang do hấp thụ hạt tải tự do thấp Mức pha tạp cao để giảm điện trở nối tiếp.

Hàng rào giam giữ hạt tải cao để đảm bảo sự giam giữ điện liờn quan tới hiệu suất nội và sự ổn định nhiệt là tối ưu.

Hàng rào thế thấp giữa cỏc lớp khỏc nhau để giảm thế rơi trờn chuyển tiếp

Hỡnh 1.13: Cấu trỳc laser cụng suất cao điển hỡnh

Hỡnh 1.13 chỉ ra cỏc dạng cấu trỳc dẫn súng khỏc nhau. Cấu trỳc dẫn súng điển hỡnh nằm ở giữa của hỡnh 1.14 tạo ra mật độ dũng ngưỡng nhỏ nhất. Sự chờnh lệch chiết suất giữa lớp lừi và lớp vỏ là tương đối lớn, độ dày của lớp lừi được tối ưu húa cho thừa số giam giữ lớn. Tuy nhiờn gúc phõn kỳ là lớn và sự phõn bố cường độ với một đỉnh lớn hơn tạo ra mật độ quang ở bề mặt lớn điều này dẫn đến cụng suất quang lối ra bị hạn chế. Khi sự giảm dũng ngưỡng của laser diode CSC khụng phải là vấn đề ưu tiờn, sự nghiờn cứu cỏc cấu trỳc dẫn súng khỏc cú nhiều hứa hẹn. Hai vớ dụ được chỉ ra bờn phớa trỏi và phải của cấu trỳc núi trờn ở hỡnh 1.14. Cả hai cấu trỳc này được đưa ra để thu được độ rộng mode quang lớn hơn. Cấu trỳc thứ nhất cú thừa số giam giữ quang tương đối cao, nhưng trường quang xuyờn sõu vào trong lớp vỏ. Cấu trỳc cũn lại tăng được độ rộng lừi và giảm chờnh lệch chiết suất giữa lớp lừi và lớp vỏ.

Sự tiếp cận sau cựng được bàn luận ở đõy, được gọi là LOC với lớp dẫn súng được mở rộng dẫn đến trường gần cú phõn bố xấp xỉ dạng gauss. Trong trường hợp

này thừa số giam giữ quang và mật độ cụng suất bề mặt là nhỏ nhất. Hơn nữa phõn bố cường độ cú dạng tự hơn, năng lượng được truyền trong lớp vỏ là rất nhỏ, bởi vậy lớp vỏ cú thể được pha tạp tương đối mạnh và được chế tạo cú kớch thước mỏng. Điều này dẫn đến nhiệt trở là nhỏ. Suy giảm thấp cho phộp chỳng ta chế tạo buồng cộng hưởng dài trong dải 2 mm mà vẫn giữ được hiệu suất ngoại cao. Sự phõn kỳ theo phương thẳng đứng là do sự chờnh lệch chiết suất giữa lớp vỏ và lớp dẫn súng. Một cấu trỳc dẫn súng khả thi phụ thuộc vào thành phần vật liệu và độ dày của cỏc lớp epitaxy tạo thành lớp dẫn súng cũng như cỏc lớp vỏ.

Hỡnh 1.14: Cấu trỳc dẫn súng thẳng đứng, và sự tớnh toỏn phõn bố cường độ trường gần cho laser bỏn dẫn

Laser BA là laser phỏt cạnh, vựng phỏt ở mặt trước cú hỡnh dải rộng. Do sự bất đối xứng của vựng phỏt, tớnh chất chựm theo hai hướng là khỏc nhau:

Độ lớn theo hướng thẳng đứng là đủ nhỏ cỡ một vài àm để tạo được sự dẫn đơn mốt. Do khẩu độ số nhỏ, sự phõn kỳ theo hướng này là tương đối nhanh nờn trục theo hướng này cũn được gọi là trục nhanh (fast axis).

Theo hướng ngang, độ rộng dải cú thể là 50, 100, 200 μm thậm chớ là lớn hơn nờn ỏnh sỏng được phõn bố qua nhiều mode khụng gian theo hướng này. Kết quả sự phõn

kỳ theo hướng này là nhỏ hơn so với hướng thẳng đứng (thụng thường là 5-10o FWHM).

Một phần của tài liệu Nghiên cứu chất lượng chùm tia Laser bán dẫn công suất cao cấu trúc giếng lượng tử và module laser phát ở bước sóng 670 nm (Trang 30)

Tải bản đầy đủ (PDF)

(66 trang)