บทนำเกี่ยวกับเลเซอร์เปล่งแสงจากขอบ (EEL)

บทนำเกี่ยวกับเลเซอร์เปล่งแสงจากขอบ (EEL)
เพื่อให้ได้เอาต์พุตเลเซอร์เซมิคอนดักเตอร์กำลังสูง เทคโนโลยีในปัจจุบันคือการใช้โครงสร้างการปล่อยแสงจากขอบ ตัวเรโซเนเตอร์ของเลเซอร์เซมิคอนดักเตอร์แบบปล่อยแสงจากขอบนั้นประกอบด้วยพื้นผิวการแตกตัวตามธรรมชาติของผลึกเซมิคอนดักเตอร์ และลำแสงเอาต์พุตจะถูกปล่อยออกมาจากส่วนหน้าของเลเซอร์ เลเซอร์เซมิคอนดักเตอร์แบบปล่อยแสงจากขอบสามารถให้กำลังเอาต์พุตสูงได้ แต่จุดเอาต์พุตเป็นรูปวงรี คุณภาพลำแสงไม่ดี และจำเป็นต้องปรับรูปร่างลำแสงด้วยระบบปรับรูปร่างลำแสง
แผนภาพต่อไปนี้แสดงโครงสร้างของเลเซอร์เซมิคอนดักเตอร์แบบเปล่งแสงที่ขอบ (EEL) โพรงแสงของ EEL ขนานกับพื้นผิวของชิปเซมิคอนดักเตอร์และเปล่งแสงเลเซอร์ที่ขอบของชิปเซมิคอนดักเตอร์ ซึ่งสามารถสร้างเอาต์พุตเลเซอร์ที่มีกำลังสูง ความเร็วสูง และสัญญาณรบกวนต่ำ อย่างไรก็ตาม ลำแสงเลเซอร์ที่เปล่งออกมาจาก EEL โดยทั่วไปจะมีหน้าตัดลำแสงไม่สมมาตรและมีการกระจายเชิงมุมกว้าง และประสิทธิภาพการเชื่อมต่อกับใยแก้วนำแสงหรือส่วนประกอบทางแสงอื่นๆ ต่ำ

การเพิ่มกำลังเอาต์พุตของ EEL นั้นถูกจำกัดด้วยการสะสมความร้อนส่วนเกินในบริเวณแอคทีฟและความเสียหายทางแสงบนพื้นผิวของสารกึ่งตัวนำ โดยการเพิ่มพื้นที่ของท่อนำคลื่นเพื่อลดการสะสมความร้อนส่วนเกินในบริเวณแอคทีฟเพื่อปรับปรุงการระบายความร้อน และเพิ่มพื้นที่ส่งออกแสงเพื่อลดความหนาแน่นของกำลังแสงของลำแสงเพื่อหลีกเลี่ยงความเสียหายทางแสง จะทำให้สามารถเพิ่มกำลังเอาต์พุตได้สูงถึงหลายร้อยมิลลิวัตต์ในโครงสร้างท่อนำคลื่นแบบโหมดตามขวางเดี่ยว
สำหรับท่อนำคลื่นขนาด 100 มม. เลเซอร์แบบเปล่งแสงจากขอบเพียงตัวเดียวสามารถให้กำลังเอาต์พุตได้หลายสิบวัตต์ แต่ในขณะนี้ ท่อนำคลื่นมีลักษณะเป็นมัลติโหมดสูงบนระนาบของชิป และอัตราส่วนความกว้างต่อความยาวของลำแสงเอาต์พุตก็สูงถึง 100:1 ซึ่งต้องใช้ระบบปรับรูปร่างลำแสงที่ซับซ้อน
ภายใต้สมมติฐานที่ว่าไม่มีความก้าวหน้าใหม่ในด้านเทคโนโลยีวัสดุและเทคโนโลยีการเจริญเติบโตแบบเอพิเท็กเซียล วิธีหลักในการเพิ่มกำลังเอาต์พุตของชิปเลเซอร์เซมิคอนดักเตอร์เดี่ยวคือการเพิ่มความกว้างของแถบบริเวณเปล่งแสงของชิป อย่างไรก็ตาม การเพิ่มความกว้างของแถบมากเกินไปจะทำให้เกิดการสั่นแบบโหมดลำดับสูงตามแนวขวางและการสั่นแบบเส้นใย ซึ่งจะลดความสม่ำเสมอของแสงเอาต์พุตลงอย่างมาก และกำลังเอาต์พุตจะไม่เพิ่มขึ้นตามสัดส่วนของความกว้างของแถบ ดังนั้นกำลังเอาต์พุตของชิปเดี่ยวจึงมีข้อจำกัดอย่างมาก เพื่อที่จะเพิ่มกำลังเอาต์พุตอย่างมาก เทคโนโลยีอาร์เรย์จึงถือกำเนิดขึ้น เทคโนโลยีนี้รวมหน่วยเลเซอร์หลายหน่วยไว้บนพื้นผิวเดียวกัน โดยแต่ละหน่วยเปล่งแสงจะเรียงตัวเป็นอาร์เรย์หนึ่งมิติในทิศทางแกนช้า ตราบใดที่ใช้เทคโนโลยีการแยกทางแสงเพื่อแยกแต่ละหน่วยเปล่งแสงในอาร์เรย์ เพื่อไม่ให้รบกวนซึ่งกันและกัน ทำให้เกิดการเปล่งแสงแบบหลายช่องรับแสง คุณสามารถเพิ่มกำลังเอาต์พุตของชิปทั้งหมดได้โดยการเพิ่มจำนวนหน่วยเปล่งแสงที่รวมเข้าด้วยกัน ชิปเลเซอร์เซมิคอนดักเตอร์นี้เป็นชิปอาร์เรย์เลเซอร์เซมิคอนดักเตอร์ (LDA) หรือที่รู้จักกันในชื่อแท่งเลเซอร์เซมิคอนดักเตอร์