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हरे लेज़रों के ऑप्टिकल प्रदर्शन में काफी सुधार हुआ है

लेज़र को बीसवीं शताब्दी में मानव जाति के सबसे महान आविष्कारों में से एक माना जाता है, और इसकी उपस्थिति ने पहचान, संचार, प्रसंस्करण, प्रदर्शन और अन्य क्षेत्रों की प्रगति को दृढ़ता से बढ़ावा दिया है। सेमीकंडक्टर लेजर लेजर का एक वर्ग है जो पहले परिपक्व होता है और तेजी से प्रगति करता है। इनमें छोटे आकार, उच्च दक्षता, कम लागत और लंबे जीवन की विशेषताएं हैं, इसलिए इनका व्यापक रूप से उपयोग किया जाता है। प्रारंभिक वर्षों में, GaAsInP सिस्टम पर आधारित इन्फ्रारेड लेजर ने सूचना क्रांति की आधारशिला रखी। . गैलियम नाइट्राइड लेजर (एलडी) हाल के वर्षों में विकसित एक नए प्रकार का ऑप्टोइलेक्ट्रॉनिक उपकरण है। GaN सामग्री प्रणाली पर आधारित लेजर मूल अवरक्त से संपूर्ण दृश्य स्पेक्ट्रम और पराबैंगनी स्पेक्ट्रम तक कार्यशील तरंग दैर्ध्य का विस्तार कर सकता है। प्रसंस्करण, राष्ट्रीय रक्षा, क्वांटम संचार और अन्य क्षेत्रों ने बेहतरीन अनुप्रयोग संभावनाएं दिखाई हैं।
लेजर पीढ़ी का सिद्धांत यह है कि ऑप्टिकल लाभ सामग्री में प्रकाश को अत्यधिक सुसंगत चरण, आवृत्ति और प्रसार दिशा के साथ प्रकाश बनाने के लिए ऑप्टिकल गुहा में दोलन द्वारा बढ़ाया जाता है। किनारे-उत्सर्जक रिज-प्रकार अर्धचालक लेजर के लिए, ऑप्टिकल गुहा सभी तीन स्थानिक आयामों में प्रकाश को सीमित कर सकता है। लेजर आउटपुट दिशा के साथ कारावास मुख्य रूप से गुंजयमान गुहा को साफ़ करने और कोटिंग करके प्राप्त किया जाता है। क्षैतिज दिशा में ऊर्ध्वाधर दिशा में ऑप्टिकल कारावास मुख्य रूप से रिज आकार द्वारा गठित समतुल्य अपवर्तक सूचकांक अंतर का उपयोग करके महसूस किया जाता है, जबकि ऊर्ध्वाधर दिशा में ऑप्टिकल कारावास विभिन्न सामग्रियों के बीच अपवर्तक सूचकांक अंतर द्वारा महसूस किया जाता है। उदाहरण के लिए, 808 एनएम इन्फ्रारेड लेजर का लाभ क्षेत्र एक GaAs क्वांटम कुआँ है, और ऑप्टिकल कारावास परत कम अपवर्तक सूचकांक के साथ AlGaAs है। चूंकि GaAs और AlGaAs सामग्रियों के जाली स्थिरांक लगभग समान हैं, इसलिए यह संरचना एक ही समय में ऑप्टिकल कारावास प्राप्त नहीं करती है। जाली बेमेल के कारण सामग्री की गुणवत्ता संबंधी समस्याएं उत्पन्न हो सकती हैं।
GaN-आधारित लेजर में, कम अपवर्तक सूचकांक वाले AlGaN का उपयोग आमतौर पर ऑप्टिकल कारावास परत के रूप में किया जाता है, और उच्च अपवर्तक सूचकांक वाले (In)GaN का उपयोग वेवगाइड परत के रूप में किया जाता है। हालाँकि, जैसे-जैसे उत्सर्जन तरंग दैर्ध्य बढ़ता है, ऑप्टिकल कारावास परत और वेवगाइड परत के बीच अपवर्तक सूचकांक अंतर लगातार कम होता जाता है, जिससे प्रकाश क्षेत्र पर ऑप्टिकल कारावास परत का कारावास प्रभाव लगातार कम होता जाता है। विशेष रूप से हरे लेजर में, ऐसी संरचनाएं प्रकाश क्षेत्र को सीमित करने में असमर्थ हैं, जिससे प्रकाश अंतर्निहित सब्सट्रेट परत में लीक हो जाएगा। वायु/सब्सट्रेट/ऑप्टिकल कारावास परत की अतिरिक्त वेवगाइड संरचना के अस्तित्व के कारण, सब्सट्रेट में लीक हुई रोशनी एक स्थिर मोड (सब्सट्रेट मोड) बन सकती है। सब्सट्रेट मोड के अस्तित्व के कारण ऊर्ध्वाधर दिशा में ऑप्टिकल क्षेत्र वितरण अब गॉसियन वितरण नहीं होगा, बल्कि "कैलिक्स लोब" होगा, और बीम की गुणवत्ता में गिरावट निस्संदेह डिवाइस के उपयोग को प्रभावित करेगी।

हाल ही में, पिछले ऑप्टिकल सिमुलेशन अनुसंधान (DOI: 10.1364/OE.389880) के परिणामों के आधार पर, चीनी विज्ञान अकादमी के सूज़ौ इंस्टीट्यूट ऑफ नैनोटेक्नोलॉजी के लियू जियानपिंग के अनुसंधान समूह ने AlInGaN चतुर्धातुक सामग्री का उपयोग करने का प्रस्ताव रखा, जिसका जाली स्थिरांक और अपवर्तक सूचकांक हो सकता है ऑप्टिकल कारावास परत के साथ ही समायोजित किया जाना चाहिए। सब्सट्रेट मोल्ड के उद्भव, संबंधित परिणाम फंडामेंटल रिसर्च जर्नल में प्रकाशित हुए थे, जो चीन के राष्ट्रीय प्राकृतिक विज्ञान फाउंडेशन द्वारा निर्देशित और प्रायोजित है। अनुसंधान में, प्रयोगकर्ताओं ने सबसे पहले GaN/नीलम टेम्पलेट पर चरण प्रवाह आकृति विज्ञान के साथ उच्च गुणवत्ता वाले AlInGaN पतली परतों को विकसित करने के लिए एपिटैक्सियल विकास प्रक्रिया मापदंडों को अनुकूलित किया। इसके बाद, GaN सेल्फ-सपोर्टिंग सब्सट्रेट पर AlInGaN मोटी परत के होमोएपिटैक्सियल टाइम-लैप्स से पता चलता है कि सतह अव्यवस्थित रिज आकृति विज्ञान दिखाई देगी, जिससे सतह की खुरदरापन में वृद्धि होगी, जिससे अन्य लेजर संरचनाओं की एपीटैक्सियल वृद्धि प्रभावित होगी। एपिटैक्सियल वृद्धि के तनाव और आकारिकी के बीच संबंधों का विश्लेषण करके, शोधकर्ताओं ने प्रस्तावित किया कि AlInGaN मोटी परत में जमा हुआ संपीड़ित तनाव ऐसी आकृति विज्ञान का मुख्य कारण है, और विभिन्न तनाव स्थितियों में AlInGaN मोटी परतों को बढ़ाकर अनुमान की पुष्टि की। अंत में, हरे लेजर की ऑप्टिकल कारावास परत में अनुकूलित AlInGaN मोटी परत को लागू करके, सब्सट्रेट मोड की घटना को सफलतापूर्वक दबा दिया गया (चित्र 1)।


चित्र 1. बिना किसी रिसाव मोड वाला हरा लेजर, (α) ऊर्ध्वाधर दिशा में प्रकाश क्षेत्र का दूर-क्षेत्र वितरण, (बी) स्पॉट आरेख।

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