作成された新しいシングルモード半導体レーザー：高出力とサイズの同時スケーリング
カリフォルニア大学バークレー校（UC Berkeley）の研究者は、最近、BerkSELと呼ばれる新しいタイプの半導体レーザーを開発しました。 結果は6月29日にジャーナルNatureに掲載されました。
Berkley Surface Emission Laser（BerkSEL）の概略図。ポンプビームは青、レーザービームは赤です。
シングルモードレーザーのサイズと出力を同時に大きくすることは、1960年に最初のレーザーが製造されて以来、光学における課題でした。この作業は、サイズがコヒーレンスを犠牲にする必要がないことを示しています。これにより、レーザーをより強力にすることができます。安定しており、多くのアプリケーションで長距離をカバーします。
カリフォルニア大学バークレー校の電気工学およびコンピューターサイエンス学部（EECS）の准教授であるBoubacarKantéが率いる研究者チームと、ローレンスバークレー国立研究所の材料科学部門の科学者が、半導体フィルムを均一に実証しました。スケーラブルなレーザーキャビティとして機能できる、間隔を空けて同じサイズの穴のミシン目。 結果は、このレーザーキャビティのサイズに関係なく、レーザービームが一貫した単一波長を放射することを示しています。
従来のレーザーでは、レーザーキャビティのサイズが大きくなると、コヒーレントな単一波長の指向性光が崩壊し始めます。 標準的な解決策は、導波管のような外部メカニズムを使用してビームを増幅することですが、これは多くのスペースを占有します。 外部増幅の必要性を排除することにより、研究者はサイズを縮小し、コンピューターチップやその他のレーザー依存コンポーネントの効率を高めることができます。
この作業は、特に垂直共振器面発光レーザー（VCSEL）技術に関連しています。 VCSELSでは、光はチップの上面から垂直に放射されます。 通常、VCSELの幅はわずか数ミクロンであり、そのパワーを強化するために使用されている現在の戦略は、数百の個別のVCSELをクラスター化することです。 レーザーは独立しているため、位相と波長が異なり、パワーがコヒーレントに結合しません。これは、顔認識などのアプリケーションでは許容できますが、通信や手術などの精度が重要なアプリケーションでは完全に機能しません。
カリフォルニア大学バークレー校で開発された「BerkSEL」レーザー設計は、主に薄膜の穴を通過する光の物理的特性に基づいて、より効率的なシングルモード発光を可能にします。 彼らが開発したフィルムは、200- nmの厚さのインジウムガリウムヒ素ホスファイド（光ファイバーおよび電気通信技術で一般的に使用される半導体）です。 研究者たちは、これらの規則的な穴はフォトリソグラフィーによってエッチングされ、固定されたサイズ、形状、距離を持っている必要があることに注意しています-エネルギーの線形分散に基づく2次元材料のトポロジー的特徴であるディラックポイントとして機能することができます。
さらに、ある点から別の点に伝播する光の位相は、屈折率に移動距離を掛けたものに等しいためです。 ディラック点では屈折率がゼロであるため、半導体のさまざまな部分から放出される光はまったく同じ位相であり、したがって光学的に同一です。 この研究の共同主執筆者であり、EECSのポスドク研究員であるWalid Redjemは、次のように述べています。同じだろう。」
研究者たちは現在、高エネルギーパルスレーザーを使用してBerkSELデバイスを光学的にポンピングして電力を供給し、近赤外分光法用に最適化された共焦点顕微鏡を使用して各開口部からの発光を測定しています。 アパーチャサイズや半導体材料などの設計仕様を調整することにより、「BerkSELs」半導体レーザーはさまざまなターゲット波長で発光することができます。
MRJ-Laserの詳細については、次のWebサイトをご覧ください。
レーザー洗浄機：https://www.mrj-laserclean.com/laser-cleaning-machine/
レーザーマーキングマシン：https://www.mrj-laserclean.com/laser-marking-machine/
レーザー溶接機：https://www.mrj-laserclean.com/laser-welding-machine/
