光子晶體激光器：短脈衝短波長：
– 瓦級遠光燈質量！開發GaN系統
史丹利電氣
京都大學
11 月 7 日，
我們開發了一種“使用光子晶體作為腔體的半導體激光器”。
由GaN材料組成：
由於由GaN基材料組成，
以瓦級輸出實現高光束質量，
成功實現短脈衝激光振盪。
英國科學雜誌《自然》：
發表於通訊材料。
傳統邊發射激光器：
傳統的邊發射激光器
“以高輸出為目的擴大發光面積，”
存在“光束質量惡化的問題”。
再次，
由於光束形狀是橢圓形的，
需要使用鏡頭等光學系統，
它限制了“激光應用的寬度”。
這種光子晶體激光器：
光子晶體激光器可以解決此類問題。
目前的研究：
使用光子晶體激光器，
目標是實現瓦特級高輸出和高光束質量。
重要的三點是：
第一個：
我們對過去設備的層結構進行了獨特的分析。
發現在器件的面內方向上“漏光是大值”。
通過優化層結構和腔體尺寸，充分降低面內損耗。
第二：
《GaN光子晶體形成方法的建立》和《光子晶體形成方法的綜述》
常規光子晶體形成：
他們使用了“使用 SiO2 層作為底層的方法”。
用這種方法，毛孔往往不均勻，
這擾亂了光的共振，所以
我們確定了“激光特性劣化的原因”。
調節金屬有機氣相外延法(MOVPE法)的條件以控制GaN晶體生長。
開發了一種不使用 SiO2 形成空位的方法。
產生了“非常均勻、高質量的光子晶體結構”。
第三：
“採用方晶格/雙晶格光子晶體結構”
決定採用有望增加產量的方格結構。
這3點：
當我製作設備時，
確認了“被GaN特有的晶麵包圍的極其均勻的空位形成”。
藍色波長功率：
“光束髮散度約為 0.2 度的瓦特級輸出”
成功發射窄光束。
技術+（技術加）
https://news.mynavi.jp/techplus/article/20221108-2507371/
Laser à cristal photonique : impulsion courte et courte longueur d’onde :
– Qualité des feux de route de classe Watt ! Système GaN développé
stanley électrique
Université de Kyoto
7 novembre,
Nous avons développé un “laser à semi-conducteur utilisant un cristal photonique comme cavité”.
Composé de matériau GaN :
En raison d’être composé de matériaux à base de GaN,
Atteindre une qualité de faisceau élevée avec une sortie de classe watt,
Réussite en oscillation laser à impulsions courtes.
Revue scientifique britannique “Nature”:
Publié dans Matériel de communication.
Laser conventionnel à émission latérale :
Lasers conventionnels à émission latérale
“Étendre la zone d’émission de lumière dans le but d’un rendement élevé,”
Il y avait un “problème de détérioration de la qualité du faisceau”.
encore,
Puisque la forme du faisceau est elliptique,
Il est nécessaire d’utiliser un système optique tel qu’une lentille,
Cela limitait la “largeur d’application du laser”.
Ce laser à cristal photonique :
Les lasers à cristaux photoniques peuvent résoudre ces problèmes.
Les recherches en cours:
Avec un laser à cristal photonique,
L’objectif était d’atteindre un rendement élevé de classe watt et une qualité de faisceau élevée.
Les trois points importants sont :
Le premier:
Nous avons effectué une analyse unique de la structure en couches des anciens appareils.
Il a été constaté que “la fuite de lumière était une grande valeur” dans la direction dans le plan du dispositif.
Réduisez suffisamment la perte dans le plan en optimisant la structure de la couche et la taille de la cavité.
Deuxième:
“Mise en place de la méthode de formation des cristaux photoniques GaN” et “examen de la méthode de formation des cristaux photoniques”
Formation conventionnelle de cristaux photoniques :
Ils ont utilisé la “méthode d’utilisation d’une couche de SiO2 comme sous-couche”.
Avec cette méthode, les pores ont tendance à être non uniformes,
Cela perturbe la résonance de la lumière, donc
Nous avons identifié la “cause de la détérioration des caractéristiques du laser”.
Les conditions de la méthode d’épitaxie en phase vapeur organométallique (méthode MOVPE) sont ajustées pour contrôler la croissance des cristaux de GaN.
Développement d’une méthode pour créer des postes vacants sans utiliser de SiO2.
Une “formation de cristaux photoniques de haute qualité très uniforme” a été produite.
Troisième:
“Utilisation d’une structure cristalline photonique à réseau carré/double réseau”
Il a été décidé d’adopter une structure en treillis carré dont on peut s’attendre à ce qu’elle augmente la production.
Ces 3 points :
Quand j’ai fabriqué l’appareil,
“Une formation de lacunes extrêmement uniforme entourée de plans cristallins uniques au GaN” a été confirmée.
Puissance de la longueur d’onde bleue :
“Sortie de classe Watt avec une divergence de faisceau d’environ 0,2 degrés”
A réussi à émettre un faisceau étroit.
TECH+ (Tech Plus)
Photonischer Kristalllaser: kurzer Puls und kurze Wellenlänge:
– Wattklasse Fernlichtqualität! Entwickeltes GaN-System
Stanley elektrisch
Universität Kyoto
7. November,
Wir haben einen “Halbleiterlaser mit einem photonischen Kristall als Hohlraum” entwickelt.
Bestehend aus GaN-Material:
Da es aus Materialien auf GaN-Basis besteht,
Hohe Strahlqualität mit Leistung der Wattklasse erreichen,
Erfolgreiche Kurzpuls-Laseroszillation.
Britisches Wissenschaftsjournal “Nature”:
Veröffentlicht in Kommunikationsmaterialien.
Herkömmlicher kantenemittierender Laser:
Herkömmliche kantenemittierende Laser
“Erweiterung der Lichtaustrittsfläche zwecks hoher Leistung”,
Es gab ein “Problem, dass sich die Strahlqualität verschlechterte”.
wieder,
Da die Strahlform elliptisch ist,
Es besteht die Notwendigkeit, ein optisches System wie eine Linse zu verwenden,
Es begrenzte die “Breite der Laseranwendung”.
Dieser photonische Kristalllaser:
Photonische Kristalllaser können solche Probleme lösen.
Aktuelle Forschung:
Mit einem photonischen Kristalllaser
Ziel war es, eine hohe Leistung der Wattklasse und eine hohe Strahlqualität zu erreichen.
Die drei wichtigen Punkte sind:
Der erste:
Wir haben eine einzigartige Analyse der Schichtstruktur vergangener Geräte durchgeführt.
Es wurde herausgefunden, dass “Lichtaustritt ein großer Wert” in der Richtung der Vorrichtung in der Ebene war.
Reduzieren Sie den In-Plane-Verlust ausreichend, indem Sie die Schichtstruktur und die Kavitätsgröße optimieren.
Zweite:
“Etablierung des photonischen Kristallbildungsverfahrens von GaN” und “Überprüfung des photonischen Kristallbildungsverfahrens”
Herkömmliche photonische Kristallbildung:
Sie verwendeten die “Methode, eine SiO2-Schicht als Unterlage zu verwenden”.
Bei diesem Verfahren neigen die Poren dazu, ungleichmäßig zu sein,
Dies stört die Resonanz des Lichts, also
Wir haben die „Ursache der Verschlechterung der Lasereigenschaften“ identifiziert.
Die Bedingungen für das metallorganische Dampfphasenepitaxieverfahren (MOVPE-Verfahren) werden angepasst, um das GaN-Kristallwachstum zu steuern.
Entwicklung einer Methode zur Bildung von Leerstellen ohne Verwendung von SiO2.
Es wurde eine “sehr gleichmäßige photonische Kristallformation hoher Qualität” erzeugt.
Dritte:
“Einsatz einer photonischen Kristallstruktur mit quadratischem Gitter / Doppelgitter”
Es wurde entschieden, eine quadratische Gitterstruktur zu übernehmen, die voraussichtlich die Leistung erhöhen wird.
Diese 3 Punkte:
Als ich das Gerät herstellte,
“Extrem gleichmäßige Fehlstellenbildung, umgeben von Kristallebenen, die einzigartig für GaN sind”, wurde bestätigt.
Leistung der blauen Wellenlänge:
“Leistung der Watt-Klasse bei einer Strahldivergenz von ~0,2 Grad”
Es gelang, einen schmalen Strahl zu emittieren.
TECH+ (TechPlus)
Wide-bandgap GaN-based watt-class photonic-crystal lasers
Communications Materials
Introduction
Remarkable progress
has been made in the development of high-power, broad-area, edge-emitting GaN-based semiconductor lasers,
which can emit light of blue-violet-to-green wavelengths1,2,3.
However,
the oscillation of multi-lateral modes in these lasers
significantly deteriorates their beam quality (and thus their brightness),
which limits their range of applications.
For example,
they cannot be utilized directly for the processing (cutting, melting, and deforming) of difficult-to-process materials to which their lasing wavelengths are well-matched,
such as copper and carbon fiber reinforced plastics (CFRP).
Copper is an important material
for electric cars, and CFRP is an important material for reducing the weight of cars and airplanes;
thus,
the machining of these materials with lasers is expected to contribute to future, carbon-neutral transportation.
In addition,
GaN-based semiconductor lasers can be applied to illumination including adaptive driving beam (ADB) and laser displays,
but before doing so their beam quality should be significantly improved without compromising their high output power.