לייזר מוליכים למחצה חד-מודד חדש נוצר: קנה מידה של הספק גבוה וגודל בו זמנית
חוקרים מאוניברסיטת קליפורניה, ברקלי (UC Berkeley) פיתחו לאחרונה סוג חדש של לייזר מוליכים למחצה בשם BerkSEL. התוצאות פורסמו בכתב העת Nature ב-29 ביוני.
סכימה של לייזר פליטת שטח של Berkley (BerkSEL), עם קרן המשאבה בכחול וקרן הלייזר באדום.
במקביל להגדלת הגודל והעוצמה של לייזרים חד-מודים היו אתגר באופטיקה מאז שהלייזר הראשון נבנה בשנת 1960. והעבודה הזו מראה שהגודל לא חייב לבוא במחיר של קוהרנטיות, מה שמאפשר ללייזרים להיות חזקים יותר ויציב ולכסות מרחקים ארוכים יותר ביישומים רבים.
צוות חוקרים בראשות Boubacar Kanté, פרופסור חבר במחלקה להנדסת חשמל ומדעי המחשב (EECS) באוניברסיטת קליפורניה, ברקלי, ומדענים בחטיבה למדעי החומרים במעבדה הלאומית לורנס ברקלי הדגימו סרט מוליכים למחצה עם נקבי חורים מרווחים ובגודל זהה שיכולים לשמש כחלל לייזר ניתן להרחבה. התוצאות מראות שקרן הלייזר פולטת אורך גל בודד עקבי ללא קשר לגודל חלל הלייזר הזה.
בלייזרים קונבנציונליים, אור כיווני קוהרנטי באורך גל יחיד מתחיל להתפרק כאשר חלל הלייזר גדל בגודלו. הפתרון הסטנדרטי הוא להשתמש במנגנון חיצוני כמו מוליך גל כדי להגביר את האלומה, עם זאת, זה תופס הרבה מקום. על ידי ביטול הצורך בהגברה חיצונית, החוקרים יכולים כעת להקטין את הגודל ולהגדיל את היעילות של שבבי מחשב ורכיבים אחרים התלויים בלייזר.
עבודה זו רלוונטית במיוחד לטכנולוגיית לייזר פולטת משטח חלל אנכי (VCSEL). ב-VCSELS, אור נפלט אנכית מהמשטח העליון של השבב. ה-VCSELs הם בדרך כלל ברוחב של כמה מיקרונים בלבד, והאסטרטגיה הנוכחית המשמשת כדי לשפר את כוחם היא לאסוף מאות VCSELs בודדים יחד. מכיוון שהלייזרים עצמאיים, יש להם שלבים ואורכי גל שונים, כך שהכוחות שלהם אינם משתלבים בצורה קוהרנטית – מה שמקובל ביישומים כמו זיהוי פנים, אבל לחלוטין בלתי ניתן לעבודה ביישומים שבהם הדיוק הוא קריטי, כמו תקשורת או ניתוח.
עיצוב הלייזר "BerkSEL" שפותח ב-UC Berkeley מאפשר פליטת אור יעילה יותר במצב יחיד, המבוססת בעיקר על התכונות הפיזיקליות של אור העובר דרך חורים בסרטים דקים. הסרט שהם פיתחו הוא פוספיד אינדיום גליום ארסניד בעובי 200-ננומטר (מוליך למחצה בשימוש נפוץ בטכנולוגיית סיבים אופטיים וטלקומוניקציה). החוקרים מציינים שהחורים הרגילים הללו נחרטים בפוטוליתוגרפיה וחייבים להיות בעלי גודל, צורה ומרחק קבועים - הם מסוגלים לפעול כנקודות דיראק, מאפיין טופולוגי של חומרים דו-ממדיים המבוססים על פיזור ליניארי של אנרגיה.
יתר על כן, מכיוון ששלב האור המתפשט מנקודה אחת לאחרת שווה למקדם השבירה כפול המרחק שעבר. מכיוון שמקדם השבירה הוא אפס בנקודת דיראק, האור הנפלט מחלקים שונים של המוליך למחצה נמצא בדיוק באותו שלב ולכן זהה מבחינה אופטית. וואליד רדג'ם, מחבר משותף של המחקר ועמית פוסט-דוקטורט ב-EECS, אמר, "הסרט במחקר שלנו כולל בערך 3,000 חורים, אבל תיאורטית, יכול להיות שיש לו מיליון או מיליארד חורים והתוצאה יהיה אותו הדבר."
החוקרים משתמשים כעת בלייזר פועם באנרגיה גבוהה כדי לשאוב ולהפעיל את מכשיר BerkSEL באופן אופטי ולמדוד את הפליטה מכל צמצם באמצעות מיקרוסקופ קונפוקאלי המותאם לספקטרוסקופיה קרובה לאינפרא אדום. על ידי התאמת מפרטי עיצוב כגון גודל צמצם וחומר מוליכים למחצה, הלייזרים המוליכים למחצה "BerkSELs" יכולים לפלוט באורכי גל יעד שונים.
אם אתה רוצה לדעת מידע נוסף על MRJ-Laser, אנא בקר בכתובת:
מכונת ניקוי בלייזר:https://www.mrj-laserclean.com/laser-cleaning-machine/
מכונת סימון לייזר:https://www.mrj-laserclean.com/laser-marking-machine/
מכונת ריתוך בלייזר:https://www.mrj-laserclean.com/laser-welding-machine/
