ባለሁለት ቀለም ሴሚኮንዳክተር ሌዘር ላይ የቅርብ ጊዜ ጥናት

ባለሁለት ቀለም ሴሚኮንዳክተር ሌዘር ላይ የቅርብ ጊዜ ጥናት

ሴሚኮንዳክተር ዲስክ ሌዘር (SDL ሌዘር)፣ እንዲሁም ቀጥ ያለ ውጫዊ ጎድጓዳ ወለል አመንጪ ሌዘር (VECSEL) በመባል የሚታወቀው፣ በቅርብ ዓመታት ውስጥ ብዙ ትኩረትን ስቧል። የሴሚኮንዳክተር ጌይን እና የጠጣር ሁኔታ ሬዞናተሮችን ጥቅሞች ያጣምራል። ለተለመዱት ሴሚኮንዳክተር ሌዘሮች የአንድ-ሞድ ድጋፍ የልቀት አካባቢ ገደብን ውጤታማ በሆነ መንገድ ከማቃለል ባለፈ፣ ተለዋዋጭ የሴሚኮንዳክተር ባንድጋፕ ዲዛይን እና ከፍተኛ የቁሳቁስ ትርፍ ባህሪያትን ያሳያል። እንደ ዝቅተኛ ድምጽ ባሉ ሰፊ የአጠቃቀም ሁኔታዎች ውስጥ ሊታይ ይችላልጠባብ-መስመር ስፋት ሌዘርውጤት፣ እጅግ በጣም አጭር ከፍተኛ ድግግሞሽ የልብ ምት ማመንጨት፣ ከፍተኛ ደረጃ ያለው የሃርሞኒክ ትውልድ እና የሶዲየም መመሪያ ኮከብ ቴክኖሎጂ ወዘተ። በቴክኖሎጂ እድገት፣ ለሞገድ ርዝመት ተለዋዋጭነቱ ከፍተኛ መስፈርቶች ቀርበዋል። ለምሳሌ፣ ባለሁለት ሞገድ ርዝመት ወጥ የሆነ የብርሃን ምንጮች እንደ ፀረ-ጣልቃ ገብነት ሊዳር፣ ሆሎግራፊክ ኢንተርፌሮሜትሪ፣ የሞገድ ርዝመት ክፍፍል ባለብዙ ማባዣ ግንኙነት፣ መካከለኛ ኢንፍራሬድ ወይም ቴራሄርትዝ ትውልድ እና ባለብዙ ቀለም ኦፕቲካል ድግግሞሽ ኮምቦች ባሉ ብቅ ባሉ መስኮች ውስጥ እጅግ በጣም ከፍተኛ የትግበራ እሴት አሳይተዋል። በሴሚኮንዳክተር ዲስክ ሌዘር ውስጥ ከፍተኛ ብሩህነት ባለሁለት ቀለም ልቀትን እንዴት ማግኘት እና በብዙ የሞገድ ርዝመት መካከል ያለውን የትርጓሜ ውድድር ውጤታማ በሆነ መንገድ እንዴት ማፈን እንደሚቻል በዚህ መስክ ሁልጊዜ የምርምር ችግር ነው።

በቅርብ ጊዜ ባለ ሁለት ቀለምሴሚኮንዳክተር ሌዘርበቻይና የሚገኙ ቡድኖች ይህንን ፈተና ለመፍታት አዲስ የቺፕ ዲዛይን አቅርበዋል። በጥልቀት በቁጥር ጥናት፣ ከሙቀት ጋር የተያያዘውን የኳንተም ጉድጓድ ጌይን ማጣሪያ እና ሴሚኮንዳክተር ማይክሮካቪቲ ማጣሪያ ውጤቶችን በትክክል መቆጣጠር የሁለት ቀለም ጌይን ተለዋዋጭ ቁጥጥር እንደሚያደርግ ተገንዝበዋል። በዚህ ላይ በመመስረት ቡድኑ 960/1000 nm ከፍተኛ ብሩህነት ጌይን ቺፕ በተሳካ ሁኔታ ነድፏል። ይህ ሌዘር በመሠረታዊ ሁነታ በዲፍራክሽን ወሰን አቅራቢያ ይሰራል፣ የውጤት ብሩህነት በግምት 310 MW/cm²sr ይደርሳል።

የሴሚኮንዳክተር ዲስክ የጌይን ንብርብር ጥቂት ማይክሮሜትሮች ብቻ ሲሆን በሴሚኮንዳክተር-አየር በይነገጽ እና በታችኛው የተከፋፈለው የብራግ አንጸባራቂ መካከል የፋብሪ-ፔሮት ማይክሮካቪቲ ይፈጠራል። ሴሚኮንዳክተር ማይክሮካቪቲውን እንደ አብሮ የተሰራ የቺፕ ስፔክትራል ማጣሪያ አድርጎ ማከም የኳንተም ጉድጓድ ትርፍን ያስተካክላል። ይህ በእንዲህ እንዳለ፣ የማይክሮካቪቲ ማጣሪያ ውጤት እና የሴሚኮንዳክተር ትርፍ የተለያዩ የሙቀት መንሸራተት መጠኖች አሏቸው። ከሙቀት መቆጣጠሪያ ጋር በመጣመር የውጤት ሞገድ ርዝመቶች መቀያየር እና መቆጣጠር ሊደረስበት ይችላል። በእነዚህ ባህሪያት ላይ በመመስረት ቡድኑ የኳንተም ጉድጓድ የጌይን ጫፍ በ300 K የሙቀት መጠን በ950 nm አስልቶ አስቀምጧል፣ የጌይን የሞገድ ርዝመት የሙቀት መንሸራተት መጠን በግምት 0.37 nm/K ነው። በመቀጠልም፣ ቡድኑ የቺፑን ቁመታዊ የመገደብ ሁኔታ በማስተላለፊያ ማትሪክስ ዘዴ በመጠቀም ነድፎታል፣ ይህም በግምት 960 nm እና 1000 nm በቅደም ተከተል ከፍተኛ የሞገድ ርዝመት አለው። ማስመሰያዎች የሙቀት መንሸራተት ፍጥነት 0.08 nm/K ብቻ መሆኑን አረጋግጠዋል። ለኤፒታክሲያል እድገት የብረት-ኦርጋኒክ ኬሚካል ትነት ማስቀመጫ ቴክኖሎጂን በመጠቀም እና የእድገት ሂደቱን በተከታታይ በማመቻቸት፣ ከፍተኛ ጥራት ያላቸው የግሬን ቺፖች በተሳካ ሁኔታ ተፈጥረዋል። የፎቶሉሚኒሰንስ የመለኪያ ውጤቶች ከማስመሰል ውጤቶች ጋር ሙሉ በሙሉ የሚጣጣሙ ናቸው። የሙቀት ጭነትን ለማቃለል እና ከፍተኛ ኃይል ያለው ስርጭትን ለማግኘት፣ የሴሚኮንዳክተር-አልማዝ ቺፕ ማሸጊያ ሂደት የበለጠ ተዘጋጅቷል።

የቺፕ ማሸጊያውን ከጨረሱ በኋላ ቡድኑ የሌዘር አፈፃፀሙን አጠቃላይ ግምገማ አካሂዷል። በተከታታይ የአሠራር ሁኔታ፣ የፓምፑን ኃይል ወይም የሙቀት ማጠቢያውን የሙቀት መጠን በመቆጣጠር፣ የልቀት ሞገድ ርዝመት በ960 nm እና 1000 nm መካከል በተለዋዋጭ ሁኔታ ማስተካከል ይቻላል። የፓምፑ ኃይል በተወሰነ ክልል ውስጥ ሲሆን፣ ሌዘሩ እስከ 39.4 nm የሞገድ ርዝመት ያለው ባለሁለት ሞገድ ርዝመት ያለው ተግባር ሊያሳካ ይችላል። በዚህ ጊዜ፣ ከፍተኛው ቀጣይነት ያለው የሞገድ ኃይል 3.8 W ይደርሳል። ይህ በእንዲህ እንዳለ፣ ሌዘሩ በዲፍራክሽን ገደቡ አቅራቢያ በመሠረታዊ ሁነታ ይሰራል፣ የጨረር ጥራት ሁኔታ M² 1.1 ብቻ እና በግምት 310 MW/cm²sr ከፍተኛ ብሩህነት አለው። ቡድኑ በኳሲ-ቀጣይነት ያለው የሞገድ አፈፃፀም ላይ ጥናት አካሂዷል።ሌዘርየድምር ፍሪኩዌንሲ ምልክቱ የ LiB₃O₅ መስመራዊ ያልሆነ የኦፕቲካል ክሪስታል ወደ ሬዞናንት ክፍተት በማስገባት በተሳካ ሁኔታ ታይቷል፣ ይህም የሁለት ሞገድ ርዝመቶች ማመሳሰልን ያረጋግጣል።

በዚህ ብልሃተኛ የቺፕ ዲዛይን አማካኝነት፣ የኳንተም ዌል ጌይን ማጣሪያ እና ማይክሮካቪቲ ማጣሪያ ኦርጋኒክ ጥምረት ተሳክቷል፣ ይህም ባለሁለት ቀለም የሌዘር ምንጮችን እውን ለማድረግ የዲዛይን መሰረት ጥሏል። በአፈጻጸም አመልካቾች ረገድ፣ ይህ ባለአንድ ቺፕ ባለሁለት ቀለም ሌዘር ከፍተኛ ብሩህነት፣ ከፍተኛ ተለዋዋጭነት እና ትክክለኛ የኮአክሲያል ጨረር ውፅዓት ያስገኛል። ብሩህነቱ በአሁኑ ጊዜ ባለአንድ ቺፕ ባለሁለት ቀለም ሴሚኮንዳክተር ሌዘሮች መስክ በዓለም አቀፍ ደረጃ ግንባር ቀደም ደረጃ ላይ ይገኛል። በተግባራዊ አተገባበር ረገድ፣ ይህ ስኬት ከፍተኛ ብሩህነት እና ባለሁለት ቀለም ባህሪያትን በመጠቀም ውስብስብ አካባቢዎች ውስጥ ባለብዙ ቀለም ሊዳርን የመለየት ትክክለኛነት እና የፀረ-ጣልቃ ገብነት ችሎታን በብቃት እንደሚያሳድግ ይጠበቃል። በኦፕቲካል ድግግሞሽ ኮምቦች መስክ፣ የተረጋጋ ባለሁለት ሞገድ ርዝመት ውፅዓት እንደ ትክክለኛ የስፔክትራል መለኪያ እና ከፍተኛ ጥራት ያለው የኦፕቲካል ዳሰሳ ላሉ አፕሊኬሽኖች ወሳኝ ድጋፍ ሊሰጥ ይችላል።