لیزر نیمه هادی تک حالتی جدید ایجاد کرد: همزمان قدرت بالا و پوسته پوسته شدن اندازه
محققان دانشگاه کالیفرنیا، برکلی (UC برکلی) به تازگی نوع جدیدی از لیزر نیمه هادی به نام BerkSEL را توسعه دادند. نتایج در مجله Nature در ۲۹ ژوئن منتشر شد.
شماتیک لیزر انتشار سطح برکلی (BerkSEL)، با پرتو پمپ به رنگ آبی و پرتو لیزر به رنگ قرمز.
همزمان افزایش اندازه و قدرت لیزرهای تک حالته از زمان ساخت اولین لیزر در سال ۱۹۶۰ چالشی در اپتیک بوده است. و این اثر نشان می دهد که اندازه مجبور نیست به هزینه انسجام بیاید که به لیزرها اجازه می دهد قدرتمندتر و پایدارتر باشند و مسافت های طولانی تری را در بسیاری از کاربردها پوشش دهند.
تیمی از محققان به رهبری بوباکار کانته، دانشیار گروه مهندسی برق و علوم کامپیوتر (EECS) در دانشگاه کالیفرنیا، برکلی و دانشمندان بخش علوم مواد در آزمایشگاه ملی لارنس برکلی یک فیلم نیمه هادی با سوراخ سوراخ های یکنواخت فاصله دار و به اندازه یکسان را نشان داده اند که می تواند به عنوان حفره لیزری مقیاس پذیر عمل کند. نتایج نشان می دهد که پرتو لیزر بدون در نظر گرفتن اندازه این حفره لیزری یک طول موج واحد سازگار ساطع می کند.
در لیزرهای معمولی، نور جهت دار منسجم تک طول موجی با افزایش اندازه حفره لیزر شروع به شکستن می کند. راه حل استاندارد این است که از یک مکانیسم خارجی مانند یک موج سوار برای تقویت پرتو استفاده کنیم، با این حال، این کار فضای زیادی را به خود می گیرد. محققان با از بین بردن نیاز به تقویت خارجی، هم اکنون می توانند اندازه را کاهش دهند و کارایی تراشه های کامپیوتری و دیگر اجزای وابسته به لیزر را افزایش دهند.
این کار به ویژه مربوط به تکنولوژی لیزر ساطع کننده سطح حفره عمودی (VCSEL) است. در VCSELS نور به صورت عمودی از سطح بالای تراشه ساطع می شود. VCSELs به طور معمول تنها چند میکرون گسترده, و استراتژی فعلی مورد استفاده برای افزایش قدرت خود را به خوشه صدها نفر از VCSELs فردی با هم. از آنجا که لیزرها مستقل هستند، فازها و طول موج های متفاوتی دارند، بنابراین قدرت های آن ها به طور منسجم ترکیب نمی شوند - که در کاربردهایی مانند تشخیص چهره قابل قبول است، اما در کاربردهایی که دقت بحرانی است، مانند ارتباطات یا جراحی کاملاً غیرقابل کار است.
طراحی لیزری "BerkSEL" که در UC Berkeley توسعه یافته است، انتشار نور تک حالتی کارآمدتری را ممکن می کند که در درجه اول بر اساس خواص فیزیکی نور که از سوراخ هایی در فیلم های نازک عبور می کند، استوار است. فیلم آنها توسعه یافته است 200 - nm ضخامت ایندیوم گالیوم آرسنید فسفاتید (نیمه هادی معمولا در فیبر نوری و فن آوری مخابرات استفاده می شود). محققان توجه دارند که این سوراخ های منظم توسط فتولیتوگرافی etched می شوند و باید اندازه، شکل و فاصله ثابتی داشته باشند - آنها قادرند به عنوان نقاط دیراک عمل کنند که یک ویژگی توپولوژیکی مواد دو بعدی بر اساس پراکنده شدن خطی انرژی است.
علاوه بر این، از آنجا که فاز انتشار نور از نقطه ای به نقطه دیگر برابر با شاخص شکست ضرب در مسافت طی شده است. از آنجا که شاخص شکست در نقطه دیراک صفر است، نور ساطع شده از بخش های مختلف نیمه هادی دقیقاً در یک فاز قرار دارد و به همین دلیل از نظر نوری یکسان است. ولید ردجیم، نویسنده مشترک این مطالعه و همکار فوق دکترا EECS در این باره می گوید: «فیلم در مطالعه ما حدود ۳۰ سوراخ دارد، اما از نظر تئوری می تواند یک میلیون یا یک میلیارد سوراخ داشته باشد و نتیجه آن یکسان خواهد بود.»
محققان هم اکنون از یک لیزر پالسی با انرژی بالا برای پمپاژ نوری و قدرت دستگاه برکسل و اندازه گیری انتشار از هر دیافراگم با استفاده از میکروسکوپ کنفوکال بهینه شده برای طیف سنجی نزدیک مادون قرمز استفاده می کنند. با تنظیم مشخصات طراحی مانند اندازه دیپراتور و مواد نیمه هادی، لیزرهای نیمه هادی "BerkSELs" می توانند در طول موج های هدف مختلف ساطع کنند.
اگر می خواهید اطلاعات بیشتری در مورد MRJ-Laser بدانید، به این سایت مراجعه کنید:
دستگاه تمیز کردن لیزر:https://www.mrj-laserclean.com/laser-cleaning-machine/
دستگاه علامت گذاری لیزری:https://www.mrj-laserclean.com/laser-marking-machine/
دستگاه لیزری ولدینگ:https://www.mrj-laserclean.com/laser-welding-machine/
