บทนำเกี่ยวกับเลเซอร์เปล่งแสงขอบ (EEL)

บทนำเกี่ยวกับเลเซอร์เปล่งแสงขอบ (EEL)
เพื่อให้ได้เอาต์พุตเลเซอร์เซมิคอนดักเตอร์กำลังสูง เทคโนโลยีปัจจุบันคือการใช้โครงสร้างการปล่อยขอบ ตัวสะท้อนของเลเซอร์เซมิคอนดักเตอร์แบบปล่อยขอบประกอบด้วยพื้นผิวการแยกตัวตามธรรมชาติของผลึกเซมิคอนดักเตอร์ และลำแสงเอาต์พุตจะปล่อยออกมาจากปลายด้านหน้าของเลเซอร์ เลเซอร์เซมิคอนดักเตอร์แบบปล่อยขอบสามารถให้เอาต์พุตกำลังสูงได้ แต่จุดเอาต์พุตมีลักษณะเป็นรูปไข่ คุณภาพของลำแสงไม่ดี และจำเป็นต้องปรับเปลี่ยนรูปร่างลำแสงด้วยระบบปรับรูปร่างลำแสง
แผนภาพต่อไปนี้แสดงโครงสร้างของเลเซอร์เซมิคอนดักเตอร์แบบเปล่งแสงขอบ โพรงแสงของ EEL ขนานกับพื้นผิวของชิปเซมิคอนดักเตอร์และปล่อยแสงเลเซอร์ที่ขอบของชิปเซมิคอนดักเตอร์ ซึ่งสามารถให้พลังงานเลเซอร์สูง ความเร็วสูง และสัญญาณรบกวนต่ำ อย่างไรก็ตาม โดยทั่วไปแล้ว ลำแสงเลเซอร์ที่ส่งออกโดย EEL จะมีหน้าตัดลำแสงที่ไม่สมมาตรและมีการเบี่ยงเบนเชิงมุมมาก และประสิทธิภาพการเชื่อมต่อกับไฟเบอร์หรือส่วนประกอบออปติกอื่นๆ อยู่ในระดับต่ำ

การเพิ่มกำลังขับของ EEL ถูกจำกัดด้วยความร้อนเสียสะสมในบริเวณแอคทีฟและความเสียหายทางแสงบนพื้นผิวเซมิคอนดักเตอร์ การเพิ่มพื้นที่นำคลื่นเพื่อลดความร้อนเสียสะสมในบริเวณแอคทีฟเพื่อปรับปรุงการกระจายความร้อน เพิ่มพื้นที่นำแสงเพื่อลดความหนาแน่นของกำลังแสงของลำแสงเพื่อหลีกเลี่ยงความเสียหายทางแสง ทำให้สามารถผลิตกำลังขับได้สูงถึงหลายร้อยมิลลิวัตต์ในโครงสร้างนำคลื่นแบบทรานส์เวิร์สโหมดเดี่ยว
สำหรับท่อนำคลื่นขนาด 100 มม. เลเซอร์ที่ปล่อยขอบเพียงตัวเดียวสามารถสร้างพลังงานเอาต์พุตได้หลายสิบวัตต์ แต่ในขณะนี้ ท่อนำคลื่นนั้นมีโหมดหลายโหมดบนระนาบของชิป และอัตราส่วนด้านของลำแสงเอาต์พุตยังสูงถึง 100:1 ซึ่งต้องใช้ระบบการสร้างลำแสงที่ซับซ้อน
ภายใต้สมมติฐานที่ว่าไม่มีความก้าวหน้าใหม่ๆ ในเทคโนโลยีวัสดุและเทคโนโลยีการเติบโตแบบเอพิแทกเซียล วิธีหลักในการเพิ่มกำลังขับของชิปเลเซอร์เซมิคอนดักเตอร์ตัวเดียวคือการเพิ่มความกว้างของแถบแสงของพื้นที่ส่องสว่างของชิป อย่างไรก็ตาม การเพิ่มความกว้างของแถบแสงมากเกินไปอาจทำให้เกิดการสั่นแบบโหมดลำดับสูงตามขวางและการสั่นแบบเส้นใย ซึ่งจะลดความสม่ำเสมอของแสงที่ส่งออกอย่างมาก และกำลังขับจะไม่เพิ่มขึ้นตามสัดส่วนของความกว้างของแถบแสง ทำให้กำลังขับของชิปตัวเดียวมีจำกัดอย่างมาก เพื่อปรับปรุงกำลังขับอย่างมาก จึงเกิดเทคโนโลยีอาร์เรย์ขึ้น เทคโนโลยีนี้ผสานรวมหน่วยเลเซอร์หลายหน่วยไว้บนวัสดุพิมพ์เดียวกัน ทำให้หน่วยเปล่งแสงแต่ละหน่วยเรียงตัวเป็นอาร์เรย์มิติเดียวในทิศทางแกนช้า ตราบใดที่ใช้เทคโนโลยีการแยกแสงเพื่อแยกหน่วยเปล่งแสงแต่ละหน่วยในอาร์เรย์ออกจากกัน เพื่อไม่ให้รบกวนกัน ก่อให้เกิดเลเซอร์ที่มีรูรับแสงหลายช่อง คุณสามารถเพิ่มกำลังขับของชิปทั้งหมดได้โดยการเพิ่มจำนวนหน่วยเปล่งแสงที่รวมเข้าด้วยกัน ชิปเลเซอร์เซมิคอนดักเตอร์นี้เป็นชิปเลเซอร์อาร์เรย์เซมิคอนดักเตอร์ (LDA) หรือเรียกอีกอย่างว่าเลเซอร์บาร์เซมิคอนดักเตอร์