ડ્યુઅલ-કલર સેમિકન્ડક્ટર લેસરો પર નવીનતમ સંશોધન

ડ્યુઅલ-કલર સેમિકન્ડક્ટર લેસરો પર નવીનતમ સંશોધન

સેમિકન્ડક્ટર ડિસ્ક લેસરો (SDL લેસરો), જેને વર્ટિકલ એક્સટર્નલ કેવિટી સરફેસ-એમિટિંગ લેસરો (VECSEL) તરીકે પણ ઓળખવામાં આવે છે, તેણે તાજેતરના વર્ષોમાં ઘણું ધ્યાન ખેંચ્યું છે. તે સેમિકન્ડક્ટર ગેઇન અને સોલિડ-સ્ટેટ રેઝોનેટરના ફાયદાઓને જોડે છે. તે પરંપરાગત સેમિકન્ડક્ટર લેસરો માટે સિંગલ-મોડ સપોર્ટની ઉત્સર્જન ક્ષેત્ર મર્યાદાને અસરકારક રીતે દૂર કરે છે, પરંતુ તેમાં લવચીક સેમિકન્ડક્ટર બેન્ડગેપ ડિઝાઇન અને ઉચ્ચ મટીરીયલ ગેઇન લાક્ષણિકતાઓ પણ છે. તે એપ્લિકેશન દૃશ્યોની વિશાળ શ્રેણીમાં જોઈ શકાય છે, જેમ કે લો-અવાજસાંકડી-રેખાપટ્ટા લેસરઆઉટપુટ, અલ્ટ્રા-શોર્ટ હાઇ-રીપીટિશન પલ્સ જનરેશન, હાઇ-ઓર્ડર હાર્મોનિક જનરેશન, અને સોડિયમ ગાઇડ સ્ટાર ટેકનોલોજી, વગેરે. ટેકનોલોજીની પ્રગતિ સાથે, તેની તરંગલંબાઇ સુગમતા માટે ઉચ્ચ જરૂરિયાતો આગળ મૂકવામાં આવી છે. ઉદાહરણ તરીકે, દ્વિ-તરંગલંબાઇ સુસંગત પ્રકાશ સ્ત્રોતોએ એન્ટિ-ઇન્ટરફરન્સ લિડર, હોલોગ્રાફિક ઇન્ટરફેરોમેટ્રી, તરંગલંબાઇ ડિવિઝન મલ્ટિપ્લેક્સિંગ કમ્યુનિકેશન, મિડ-ઇન્ફ્રારેડ અથવા ટેરાહર્ટ્ઝ જનરેશન અને મલ્ટી-કલર ઓપ્ટિકલ ફ્રીક્વન્સી કોમ્બ્સ જેવા ઉભરતા ક્ષેત્રોમાં અત્યંત ઉચ્ચ એપ્લિકેશન મૂલ્ય દર્શાવ્યું છે. સેમિકન્ડક્ટર ડિસ્ક લેસરોમાં ઉચ્ચ-તેજસ્વીતા ડ્યુઅલ-કલર ઉત્સર્જન કેવી રીતે પ્રાપ્ત કરવું અને બહુવિધ તરંગલંબાઇ વચ્ચે ગેઇન સ્પર્ધાને અસરકારક રીતે કેવી રીતે દબાવવી તે હંમેશા આ ક્ષેત્રમાં એક સંશોધન મુશ્કેલી રહી છે.

તાજેતરમાં, બેવડા રંગનુંસેમિકન્ડક્ટર લેસરચીનની ટીમે આ પડકારનો સામનો કરવા માટે એક નવીન ચિપ ડિઝાઇનનો પ્રસ્તાવ મૂક્યો છે. ઊંડાણપૂર્વકના આંકડાકીય સંશોધન દ્વારા, તેઓએ શોધી કાઢ્યું કે તાપમાન-સંબંધિત ક્વોન્ટમ વેલ ગેઇન ફિલ્ટરિંગ અને સેમિકન્ડક્ટર માઇક્રોકેવિટી ફિલ્ટરિંગ અસરોને ચોક્કસ રીતે નિયંત્રિત કરવાથી ડ્યુઅલ-કલર ગેઇનનું લવચીક નિયંત્રણ પ્રાપ્ત થવાની અપેક્ષા છે. આના આધારે, ટીમે 960/1000 nm હાઇ-બ્રાઇટનેસ ગેઇન ચિપ સફળતાપૂર્વક ડિઝાઇન કરી. આ લેસર વિવર્તન મર્યાદાની નજીક મૂળભૂત સ્થિતિમાં કાર્ય કરે છે, જેની આઉટપુટ બ્રાઇટનેસ આશરે 310 MW/cm²sr જેટલી ઊંચી હોય છે.

સેમિકન્ડક્ટર ડિસ્કનો ગેઇન લેયર ફક્ત થોડા માઇક્રોમીટર જાડો છે, અને સેમિકન્ડક્ટર-એર ઇન્ટરફેસ અને તળિયે વિતરિત બ્રેગ રિફ્લેક્ટર વચ્ચે ફેબ્રી-પેરોટ માઇક્રોકેવિટી રચાય છે. સેમિકન્ડક્ટર માઇક્રોકેવિટીને ચિપના બિલ્ટ-ઇન સ્પેક્ટ્રલ ફિલ્ટર તરીકે ગણવાથી ક્વોન્ટમ વેલના ગેઇનને મોડ્યુલેટ કરવામાં આવશે. દરમિયાન, માઇક્રોકેવિટી ફિલ્ટરિંગ ઇફેક્ટ અને સેમિકન્ડક્ટર ગેઇનમાં વિવિધ તાપમાન ડ્રિફ્ટ રેટ હોય છે. તાપમાન નિયંત્રણ સાથે જોડીને, આઉટપુટ તરંગલંબાઇનું સ્વિચિંગ અને નિયમન પ્રાપ્ત કરી શકાય છે. આ લાક્ષણિકતાઓના આધારે, ટીમે 300 K તાપમાને 950 nm પર ક્વોન્ટમ વેલના ગેઇન પીકની ગણતરી કરી અને સેટ કરી, જેમાં ગેઇન તરંગલંબાઇનો તાપમાન ડ્રિફ્ટ રેટ આશરે 0.37 nm/K હતો. ત્યારબાદ, ટીમે ટ્રાન્સમિશન મેટ્રિક્સ પદ્ધતિનો ઉપયોગ કરીને ચિપના રેખાંશ અવરોધ પરિબળને ડિઝાઇન કર્યું, જેમાં અનુક્રમે આશરે 960 nm અને 1000 nm ની ટોચ તરંગલંબાઇ હતી. સિમ્યુલેશન્સે જાહેર કર્યું કે તાપમાન ડ્રિફ્ટ રેટ ફક્ત 0.08 nm/K હતો. એપિટેક્સિયલ વૃદ્ધિ માટે ધાતુ-કાર્બનિક રાસાયણિક વરાળ ડિપોઝિશન ટેકનોલોજીનો ઉપયોગ કરીને અને વૃદ્ધિ પ્રક્રિયાને સતત ઑપ્ટિમાઇઝ કરીને, ઉચ્ચ-ગુણવત્તાવાળા ગેઇન ચિપ્સ સફળતાપૂર્વક બનાવવામાં આવ્યા હતા. ફોટોલ્યુમિનેસેન્સના માપન પરિણામો સિમ્યુલેશન પરિણામો સાથે સંપૂર્ણપણે સુસંગત છે. થર્મલ લોડને દૂર કરવા અને ઉચ્ચ-શક્તિ ટ્રાન્સમિશન પ્રાપ્ત કરવા માટે, સેમિકન્ડક્ટર-ડાયમંડ ચિપ પેકેજિંગ પ્રક્રિયાને વધુ વિકસાવવામાં આવી છે.

ચિપ પેકેજિંગ પૂર્ણ કર્યા પછી, ટીમે તેના લેસર પ્રદર્શનનું વ્યાપક મૂલ્યાંકન કર્યું. સતત ઓપરેશન મોડમાં, પંપ પાવર અથવા હીટ સિંક તાપમાનને નિયંત્રિત કરીને, ઉત્સર્જન તરંગલંબાઇને 960 nm અને 1000 nm વચ્ચે લવચીક રીતે ગોઠવી શકાય છે. જ્યારે પંપ પાવર ચોક્કસ શ્રેણીમાં હોય છે, ત્યારે લેસર 39.4 nm સુધીના તરંગલંબાઇ અંતરાલ સાથે, દ્વિ-તરંગલંબાઇ કામગીરી પણ પ્રાપ્ત કરી શકે છે. આ સમયે, મહત્તમ સતત તરંગલંબાઇ શક્તિ 3.8 W સુધી પહોંચે છે. દરમિયાન, લેસર વિવર્તન મર્યાદાની નજીક મૂળભૂત સ્થિતિમાં કાર્ય કરે છે, જેમાં બીમ ગુણવત્તા પરિબળ M² માત્ર 1.1 છે અને લગભગ 310 MW/cm²sr જેટલી ઊંચી તેજ છે. ટીમે લેસરના અર્ધ-સતત તરંગ પ્રદર્શન પર પણ સંશોધન કર્યું.લેસર. રેઝોનન્ટ કેવિટીમાં LiB₃O₅ નોનલાઇનર ઓપ્ટિકલ ક્રિસ્ટલ દાખલ કરીને સમ ફ્રીક્વન્સી સિગ્નલ સફળતાપૂર્વક અવલોકન કરવામાં આવ્યું, જે દ્વિ તરંગલંબાઇના સિંક્રનાઇઝેશનની પુષ્ટિ કરે છે.

આ બુદ્ધિશાળી ચિપ ડિઝાઇન દ્વારા, ક્વોન્ટમ વેલ ગેઇન ફિલ્ટરિંગ અને માઇક્રોકેવિટી ફિલ્ટરિંગનું કાર્બનિક સંયોજન પ્રાપ્ત થયું છે, જે ડ્યુઅલ-કલર લેસર સ્ત્રોતોની અનુભૂતિ માટે ડિઝાઇન પાયો નાખે છે. પ્રદર્શન સૂચકાંકોની દ્રષ્ટિએ, આ સિંગલ-ચિપ ડ્યુઅલ-કલર લેસર ઉચ્ચ તેજ, ​​ઉચ્ચ સુગમતા અને ચોક્કસ કોએક્સિયલ બીમ આઉટપુટ પ્રાપ્ત કરે છે. સિંગલ-ચિપ ડ્યુઅલ-કલર સેમિકન્ડક્ટર લેસરોના વર્તમાન ક્ષેત્રમાં તેની તેજ આંતરરાષ્ટ્રીય અગ્રણી સ્તરે છે. વ્યવહારુ એપ્લિકેશનની દ્રષ્ટિએ, આ સિદ્ધિ તેની ઉચ્ચ તેજ અને ડ્યુઅલ-કલર લાક્ષણિકતાઓનો લાભ લઈને જટિલ વાતાવરણમાં મલ્ટી-કલર લિડરની શોધ ચોકસાઈ અને એન્ટિ-હસ્તક્ષેપ ક્ષમતાને અસરકારક રીતે વધારવાની અપેક્ષા છે. ઓપ્ટિકલ ફ્રીક્વન્સી કોમ્બ્સના ક્ષેત્રમાં, તેનું સ્થિર ડ્યુઅલ-તરંગલંબાઇ આઉટપુટ ચોક્કસ સ્પેક્ટ્રલ માપન અને ઉચ્ચ-રીઝોલ્યુશન ઓપ્ટિકલ સેન્સિંગ જેવા એપ્લિકેશનો માટે મહત્વપૂર્ણ સપોર્ટ પૂરો પાડી શકે છે.