Laser semikonduktor mod tunggal baharu dicipta: Penskalaan kuasa tinggi dan saiz serentak
Penyelidik di University of California, Berkeley (UC Berkeley) baru-baru ini membangunkan jenis laser semikonduktor baharu yang dipanggil BerkSEL. Hasilnya diterbitkan dalam jurnal Nature pada 29 Jun.
Skema Berkley Surface Emission Laser (BerkSEL), dengan pancaran pam berwarna biru dan pancaran laser berwarna merah.
Pada masa yang sama meningkatkan saiz dan kuasa laser mod tunggal telah menjadi satu cabaran dalam optik sejak laser pertama dibina pada tahun 1960. Dan kerja ini menunjukkan bahawa saiz tidak perlu datang pada kos keselarasan, yang membolehkan laser menjadi lebih berkuasa dan stabil serta meliputi jarak yang lebih jauh dalam banyak aplikasi.
Pasukan penyelidik yang diketuai oleh Boubacar Kanté, profesor bersekutu di Jabatan Kejuruteraan Elektrik dan Sains Komputer (EECS) di University of California, Berkeley, dan saintis di Bahagian Sains Bahan di Makmal Kebangsaan Lawrence Berkeley telah menunjukkan filem semikonduktor dengan seragam tebuk lubang bersaiz jarak dan sama yang boleh bertindak sebagai rongga laser berskala. Keputusan menunjukkan bahawa pancaran laser memancarkan panjang gelombang tunggal yang konsisten tanpa mengira saiz rongga laser ini.
Dalam laser konvensional, cahaya arah panjang gelombang tunggal yang koheren mula pecah apabila rongga laser bertambah dalam saiz. Penyelesaian standard adalah menggunakan mekanisme luaran seperti pandu gelombang untuk menguatkan pancaran, bagaimanapun, ini mengambil banyak ruang. Dengan menghapuskan keperluan untuk amplifikasi luaran, penyelidik kini boleh mengurangkan saiz dan meningkatkan kecekapan cip komputer dan komponen lain yang bergantung kepada laser.
Kerja ini amat relevan dengan teknologi laser pemancar permukaan rongga menegak (VCSEL). Dalam VCSELS, cahaya dipancarkan secara menegak dari permukaan atas cip. VCSEL biasanya hanya beberapa mikron lebar, dan strategi semasa yang digunakan untuk meningkatkan kuasa mereka adalah untuk mengumpulkan ratusan VCSEL individu bersama-sama. Oleh kerana laser adalah bebas, ia mempunyai fasa dan panjang gelombang yang berbeza, jadi kuasanya tidak bergabung secara koheren - yang boleh diterima dalam aplikasi seperti pengecaman muka, tetapi tidak boleh digunakan sepenuhnya dalam aplikasi yang ketepatan adalah kritikal, seperti komunikasi atau pembedahan.
Reka bentuk laser "BerkSEL" yang dibangunkan di UC Berkeley menjadikan pelepasan cahaya mod tunggal yang lebih cekap mungkin, berdasarkan terutamanya pada sifat fizikal cahaya yang melalui lubang dalam filem nipis. Filem yang mereka hasilkan ialah indium gallium arsenide phosphide setebal 200-nm (separuh pengalir yang biasa digunakan dalam gentian optik dan teknologi telekomunikasi). Para penyelidik mengambil perhatian bahawa lubang biasa ini terukir oleh fotolitografi dan mesti mempunyai saiz, bentuk dan jarak yang tetap - ia mampu bertindak sebagai titik Dirac, ciri topologi bahan dua dimensi berdasarkan penyebaran linear tenaga.
Tambahan pula, kerana fasa cahaya yang merambat dari satu titik ke titik lain adalah sama dengan indeks biasan yang didarab dengan jarak yang dilalui. Memandangkan indeks biasan adalah sifar pada titik Dirac, cahaya yang dipancarkan dari bahagian berlainan semikonduktor berada dalam fasa yang sama dan oleh itu adalah sama secara optikal. Walid Redjem, pengarang utama bersama kajian dan rakan pasca doktoral EECS, berkata, "Filem dalam kajian kami mempunyai kira-kira 3,000 lubang, tetapi secara teorinya, ia boleh mempunyai satu juta atau satu bilion lubang dan hasilnya akan sama."
Para penyelidik kini menggunakan laser berdenyut bertenaga tinggi untuk mengepam dan menggerakkan peranti BerkSEL secara optik dan mengukur pelepasan dari setiap apertur menggunakan mikroskop confocal yang dioptimumkan untuk spektroskopi inframerah dekat. Dengan melaraskan spesifikasi reka bentuk seperti saiz apertur dan bahan semikonduktor, laser semikonduktor "BerkSELs" boleh memancarkan pada panjang gelombang sasaran yang berbeza.
Jika anda ingin mengetahui maklumat lanjut tentang MRJ-Laser, sila layari:
Mesin Pembersihan Laser:https://www.mrj-laserclean.com/laser-cleaning-machine/
Mesin Penanda Laser:https://www.mrj-laserclean.com/laser-marking-machine/
Mesin Kimpalan Laser:https://www.mrj-laserclean.com/laser-welding-machine/
