ಡ್ಯುಯಲ್-ಕಲರ್ ಸೆಮಿಕಂಡಕ್ಟರ್ ಲೇಸರ್‌ಗಳ ಕುರಿತು ಇತ್ತೀಚಿನ ಸಂಶೋಧನೆ

ಡ್ಯುಯಲ್-ಕಲರ್ ಸೆಮಿಕಂಡಕ್ಟರ್ ಲೇಸರ್‌ಗಳ ಕುರಿತು ಇತ್ತೀಚಿನ ಸಂಶೋಧನೆ

ಸೆಮಿಕಂಡಕ್ಟರ್ ಡಿಸ್ಕ್ ಲೇಸರ್‌ಗಳು (SDL ಲೇಸರ್‌ಗಳು), ಇದನ್ನು ಲಂಬ ಬಾಹ್ಯ ಕುಹರದ ಮೇಲ್ಮೈ-ಹೊರಸೂಸುವ ಲೇಸರ್‌ಗಳು (VECSEL) ಎಂದೂ ಕರೆಯುತ್ತಾರೆ, ಇತ್ತೀಚಿನ ವರ್ಷಗಳಲ್ಲಿ ಹೆಚ್ಚಿನ ಗಮನ ಸೆಳೆದಿವೆ. ಇದು ಸೆಮಿಕಂಡಕ್ಟರ್ ಲಾಭ ಮತ್ತು ಘನ-ಸ್ಥಿತಿಯ ಅನುರಣಕಗಳ ಅನುಕೂಲಗಳನ್ನು ಸಂಯೋಜಿಸುತ್ತದೆ. ಇದು ಸಾಂಪ್ರದಾಯಿಕ ಸೆಮಿಕಂಡಕ್ಟರ್ ಲೇಸರ್‌ಗಳಿಗೆ ಏಕ-ಮೋಡ್ ಬೆಂಬಲದ ಹೊರಸೂಸುವಿಕೆ ಪ್ರದೇಶದ ಮಿತಿಯನ್ನು ಪರಿಣಾಮಕಾರಿಯಾಗಿ ನಿವಾರಿಸುವುದಲ್ಲದೆ, ಹೊಂದಿಕೊಳ್ಳುವ ಸೆಮಿಕಂಡಕ್ಟರ್ ಬ್ಯಾಂಡ್‌ಗ್ಯಾಪ್ ವಿನ್ಯಾಸ ಮತ್ತು ಹೆಚ್ಚಿನ ವಸ್ತು ಲಾಭದ ಗುಣಲಕ್ಷಣಗಳನ್ನು ಸಹ ಹೊಂದಿದೆ. ಕಡಿಮೆ-ಶಬ್ದದಂತಹ ವ್ಯಾಪಕ ಶ್ರೇಣಿಯ ಅನ್ವಯಿಕ ಸನ್ನಿವೇಶಗಳಲ್ಲಿ ಇದನ್ನು ಕಾಣಬಹುದು.ಕಿರಿದಾದ-ರೇಖೆಯ ಅಗಲ ಲೇಸರ್ಉತ್ಪಾದನೆ, ಅಲ್ಟ್ರಾ-ಶಾರ್ಟ್ ಹೈ-ರಿಪಿಟಿಷನ್ ಪಲ್ಸ್ ಜನರೇಷನ್, ಹೈ-ಆರ್ಡರ್ ಹಾರ್ಮೋನಿಕ್ ಜನರೇಷನ್, ಮತ್ತು ಸೋಡಿಯಂ ಗೈಡ್ ಸ್ಟಾರ್ ತಂತ್ರಜ್ಞಾನ, ಇತ್ಯಾದಿ. ತಂತ್ರಜ್ಞಾನದ ಪ್ರಗತಿಯೊಂದಿಗೆ, ಅದರ ತರಂಗಾಂತರದ ನಮ್ಯತೆಗೆ ಹೆಚ್ಚಿನ ಅವಶ್ಯಕತೆಗಳನ್ನು ಮುಂದಿಡಲಾಗಿದೆ. ಉದಾಹರಣೆಗೆ, ಡ್ಯುಯಲ್-ವೇವ್‌ಲೆಂತ್ ಸುಸಂಬದ್ಧ ಬೆಳಕಿನ ಮೂಲಗಳು ಆಂಟಿ-ಇಂಟರ್‌ಫರೆನ್ಸ್ ಲಿಡಾರ್, ಹೊಲೊಗ್ರಾಫಿಕ್ ಇಂಟರ್‌ಫೆರೊಮೆಟ್ರಿ, ತರಂಗಾಂತರ ವಿಭಾಗ ಮಲ್ಟಿಪ್ಲೆಕ್ಸಿಂಗ್ ಸಂವಹನ, ಮಿಡ್-ಇನ್‌ಫ್ರಾರೆಡ್ ಅಥವಾ ಟೆರಾಹೆರ್ಟ್ಜ್ ಉತ್ಪಾದನೆ ಮತ್ತು ಬಹು-ಬಣ್ಣದ ಆಪ್ಟಿಕಲ್ ಆವರ್ತನ ಬಾಚಣಿಗೆಗಳಂತಹ ಉದಯೋನ್ಮುಖ ಕ್ಷೇತ್ರಗಳಲ್ಲಿ ಅತ್ಯಂತ ಹೆಚ್ಚಿನ ಅನ್ವಯಿಕ ಮೌಲ್ಯವನ್ನು ಪ್ರದರ್ಶಿಸಿವೆ. ಸೆಮಿಕಂಡಕ್ಟರ್ ಡಿಸ್ಕ್ ಲೇಸರ್‌ಗಳಲ್ಲಿ ಹೆಚ್ಚಿನ-ಪ್ರಕಾಶಮಾನತೆಯ ಡ್ಯುಯಲ್-ಬಣ್ಣದ ಹೊರಸೂಸುವಿಕೆಯನ್ನು ಹೇಗೆ ಸಾಧಿಸುವುದು ಮತ್ತು ಬಹು ತರಂಗಾಂತರಗಳ ನಡುವಿನ ಲಾಭ ಸ್ಪರ್ಧೆಯನ್ನು ಪರಿಣಾಮಕಾರಿಯಾಗಿ ನಿಗ್ರಹಿಸುವುದು ಹೇಗೆ ಎಂಬುದು ಈ ಕ್ಷೇತ್ರದಲ್ಲಿ ಯಾವಾಗಲೂ ಸಂಶೋಧನಾ ತೊಂದರೆಯಾಗಿದೆ.

ಇತ್ತೀಚೆಗೆ, ಎರಡು ಬಣ್ಣಗಳಅರೆವಾಹಕ ಲೇಸರ್ಈ ಸವಾಲನ್ನು ಎದುರಿಸಲು ಚೀನಾದ ತಂಡವು ನವೀನ ಚಿಪ್ ವಿನ್ಯಾಸವನ್ನು ಪ್ರಸ್ತಾಪಿಸಿದೆ. ಆಳವಾದ ಸಂಖ್ಯಾತ್ಮಕ ಸಂಶೋಧನೆಯ ಮೂಲಕ, ತಾಪಮಾನ-ಸಂಬಂಧಿತ ಕ್ವಾಂಟಮ್ ವೆಲ್ ಗೇನ್ ಫಿಲ್ಟರಿಂಗ್ ಮತ್ತು ಸೆಮಿಕಂಡಕ್ಟರ್ ಮೈಕ್ರೋಕ್ಯಾವಿಟಿ ಫಿಲ್ಟರಿಂಗ್ ಪರಿಣಾಮಗಳನ್ನು ನಿಖರವಾಗಿ ನಿಯಂತ್ರಿಸುವುದರಿಂದ ಡ್ಯುಯಲ್-ಕಲರ್ ಗೇನ್‌ನ ಹೊಂದಿಕೊಳ್ಳುವ ನಿಯಂತ್ರಣವನ್ನು ಸಾಧಿಸುವ ನಿರೀಕ್ಷೆಯಿದೆ ಎಂದು ಅವರು ಕಂಡುಕೊಂಡರು. ಇದರ ಆಧಾರದ ಮೇಲೆ, ತಂಡವು 960/1000 nm ಹೈ-ಬ್ರೈಟ್‌ನೆಸ್ ಗೇನ್ ಚಿಪ್ ಅನ್ನು ಯಶಸ್ವಿಯಾಗಿ ವಿನ್ಯಾಸಗೊಳಿಸಿದೆ. ಈ ಲೇಸರ್ ಡಿಫ್ರಾಕ್ಷನ್ ಮಿತಿಯ ಬಳಿ ಮೂಲಭೂತ ಕ್ರಮದಲ್ಲಿ ಕಾರ್ಯನಿರ್ವಹಿಸುತ್ತದೆ, ಔಟ್‌ಪುಟ್ ಹೊಳಪು ಸುಮಾರು 310 MW/cm²sr ರಷ್ಟು ಹೆಚ್ಚಾಗಿರುತ್ತದೆ.

ಸೆಮಿಕಂಡಕ್ಟರ್ ಡಿಸ್ಕ್‌ನ ಗೇನ್ ಪದರವು ಕೆಲವೇ ಮೈಕ್ರೋಮೀಟರ್‌ಗಳಷ್ಟು ದಪ್ಪವಾಗಿರುತ್ತದೆ ಮತ್ತು ಸೆಮಿಕಂಡಕ್ಟರ್-ಏರ್ ಇಂಟರ್ಫೇಸ್ ಮತ್ತು ಕೆಳಭಾಗದಲ್ಲಿ ವಿತರಿಸಲಾದ ಬ್ರಾಗ್ ಪ್ರತಿಫಲಕದ ನಡುವೆ ಫ್ಯಾಬ್ರಿ-ಪೆರೋಟ್ ಮೈಕ್ರೋಕಾವಿಟಿ ರೂಪುಗೊಳ್ಳುತ್ತದೆ. ಸೆಮಿಕಂಡಕ್ಟರ್ ಮೈಕ್ರೋಕಾವಿಟಿಯನ್ನು ಚಿಪ್‌ನ ಅಂತರ್ನಿರ್ಮಿತ ಸ್ಪೆಕ್ಟ್ರಲ್ ಫಿಲ್ಟರ್ ಆಗಿ ಪರಿಗಣಿಸುವುದರಿಂದ ಕ್ವಾಂಟಮ್ ಬಾವಿಯ ಲಾಭವನ್ನು ಮಾರ್ಪಡಿಸುತ್ತದೆ. ಏತನ್ಮಧ್ಯೆ, ಮೈಕ್ರೋಕಾವಿಟಿ ಫಿಲ್ಟರಿಂಗ್ ಪರಿಣಾಮ ಮತ್ತು ಸೆಮಿಕಂಡಕ್ಟರ್ ಗೇನ್ ವಿಭಿನ್ನ ತಾಪಮಾನ ಡ್ರಿಫ್ಟ್ ದರಗಳನ್ನು ಹೊಂದಿವೆ. ತಾಪಮಾನ ನಿಯಂತ್ರಣದೊಂದಿಗೆ ಸಂಯೋಜಿಸಿ, ಔಟ್‌ಪುಟ್ ತರಂಗಾಂತರಗಳ ಸ್ವಿಚಿಂಗ್ ಮತ್ತು ನಿಯಂತ್ರಣವನ್ನು ಸಾಧಿಸಬಹುದು. ಈ ಗುಣಲಕ್ಷಣಗಳ ಆಧಾರದ ಮೇಲೆ, ತಂಡವು ಕ್ವಾಂಟಮ್ ಬಾವಿಯ ಗೇನ್ ಪೀಕ್ ಅನ್ನು 300 K ತಾಪಮಾನದಲ್ಲಿ 950 nm ನಲ್ಲಿ ಲೆಕ್ಕಹಾಕಿ ಹೊಂದಿಸಿತು, ಗೇನ್ ತರಂಗಾಂತರದ ತಾಪಮಾನ ಡ್ರಿಫ್ಟ್ ದರವು ಸರಿಸುಮಾರು 0.37 nm/K ಆಗಿತ್ತು. ತರುವಾಯ, ತಂಡವು ಟ್ರಾನ್ಸ್‌ಮಿಷನ್ ಮ್ಯಾಟ್ರಿಕ್ಸ್ ವಿಧಾನವನ್ನು ಬಳಸಿಕೊಂಡು ಚಿಪ್‌ನ ರೇಖಾಂಶದ ನಿರ್ಬಂಧ ಅಂಶವನ್ನು ವಿನ್ಯಾಸಗೊಳಿಸಿತು, ಗರಿಷ್ಠ ತರಂಗಾಂತರಗಳು ಕ್ರಮವಾಗಿ ಸರಿಸುಮಾರು 960 nm ಮತ್ತು 1000 nm. ತಾಪಮಾನ ಡ್ರಿಫ್ಟ್ ದರವು ಕೇವಲ 0.08 nm/K ಎಂದು ಸಿಮ್ಯುಲೇಶನ್‌ಗಳು ಬಹಿರಂಗಪಡಿಸಿದವು. ಎಪಿಟಾಕ್ಸಿಯಲ್ ಬೆಳವಣಿಗೆಗೆ ಲೋಹ-ಸಾವಯವ ರಾಸಾಯನಿಕ ಆವಿ ಶೇಖರಣಾ ತಂತ್ರಜ್ಞಾನವನ್ನು ಬಳಸುವ ಮೂಲಕ ಮತ್ತು ಬೆಳವಣಿಗೆಯ ಪ್ರಕ್ರಿಯೆಯನ್ನು ನಿರಂತರವಾಗಿ ಅತ್ಯುತ್ತಮವಾಗಿಸುವ ಮೂಲಕ, ಉತ್ತಮ-ಗುಣಮಟ್ಟದ ಗಳಿಕೆ ಚಿಪ್‌ಗಳನ್ನು ಯಶಸ್ವಿಯಾಗಿ ತಯಾರಿಸಲಾಯಿತು. ದ್ಯುತಿದೀಪಕತೆಯ ಮಾಪನ ಫಲಿತಾಂಶಗಳು ಸಿಮ್ಯುಲೇಶನ್ ಫಲಿತಾಂಶಗಳೊಂದಿಗೆ ಸಂಪೂರ್ಣವಾಗಿ ಸ್ಥಿರವಾಗಿವೆ. ಉಷ್ಣ ಹೊರೆಯನ್ನು ಕಡಿಮೆ ಮಾಡಲು ಮತ್ತು ಹೆಚ್ಚಿನ-ಶಕ್ತಿಯ ಪ್ರಸರಣವನ್ನು ಸಾಧಿಸಲು, ಅರೆವಾಹಕ-ವಜ್ರದ ಚಿಪ್ ಪ್ಯಾಕೇಜಿಂಗ್ ಪ್ರಕ್ರಿಯೆಯನ್ನು ಮತ್ತಷ್ಟು ಅಭಿವೃದ್ಧಿಪಡಿಸಲಾಗಿದೆ.

ಚಿಪ್ ಪ್ಯಾಕೇಜಿಂಗ್ ಅನ್ನು ಪೂರ್ಣಗೊಳಿಸಿದ ನಂತರ, ತಂಡವು ಅದರ ಲೇಸರ್ ಕಾರ್ಯಕ್ಷಮತೆಯ ಸಮಗ್ರ ಮೌಲ್ಯಮಾಪನವನ್ನು ನಡೆಸಿತು. ನಿರಂತರ ಕಾರ್ಯಾಚರಣೆಯ ಕ್ರಮದಲ್ಲಿ, ಪಂಪ್ ಪವರ್ ಅಥವಾ ಹೀಟ್ ಸಿಂಕ್ ತಾಪಮಾನವನ್ನು ನಿಯಂತ್ರಿಸುವ ಮೂಲಕ, ಹೊರಸೂಸುವಿಕೆಯ ತರಂಗಾಂತರವನ್ನು 960 nm ಮತ್ತು 1000 nm ನಡುವೆ ಮೃದುವಾಗಿ ಸರಿಹೊಂದಿಸಬಹುದು. ಪಂಪ್ ಪವರ್ ನಿರ್ದಿಷ್ಟ ವ್ಯಾಪ್ತಿಯಲ್ಲಿದ್ದಾಗ, ಲೇಸರ್ 39.4 nm ವರೆಗಿನ ತರಂಗಾಂತರ ಮಧ್ಯಂತರದೊಂದಿಗೆ ದ್ವಿ-ತರಂಗಾಂತರ ಕಾರ್ಯಾಚರಣೆಯನ್ನು ಸಹ ಸಾಧಿಸಬಹುದು. ಈ ಸಮಯದಲ್ಲಿ, ಗರಿಷ್ಠ ನಿರಂತರ ತರಂಗ ಶಕ್ತಿ 3.8 W ತಲುಪುತ್ತದೆ. ಏತನ್ಮಧ್ಯೆ, ಲೇಸರ್ ವಿವರ್ತನೆಯ ಮಿತಿಯ ಬಳಿ ಮೂಲಭೂತ ಕ್ರಮದಲ್ಲಿ ಕಾರ್ಯನಿರ್ವಹಿಸುತ್ತದೆ, ಕೇವಲ 1.1 ರ ಕಿರಣದ ಗುಣಮಟ್ಟದ ಅಂಶ M² ಮತ್ತು ಸರಿಸುಮಾರು 310 MW/cm²sr ವರೆಗಿನ ಹೊಳಪಿನೊಂದಿಗೆ. ತಂಡವು ಅರೆ-ನಿರಂತರ ತರಂಗ ಕಾರ್ಯಕ್ಷಮತೆಯ ಬಗ್ಗೆಯೂ ಸಂಶೋಧನೆ ನಡೆಸಿತು.ಲೇಸರ್. LiB₃O₅ ರೇಖಾತ್ಮಕವಲ್ಲದ ಆಪ್ಟಿಕಲ್ ಸ್ಫಟಿಕವನ್ನು ಅನುರಣನ ಕುಹರದೊಳಗೆ ಸೇರಿಸುವ ಮೂಲಕ ಮೊತ್ತ ಆವರ್ತನ ಸಂಕೇತವನ್ನು ಯಶಸ್ವಿಯಾಗಿ ಗಮನಿಸಲಾಯಿತು, ಇದು ಉಭಯ ತರಂಗಾಂತರಗಳ ಸಿಂಕ್ರೊನೈಸೇಶನ್ ಅನ್ನು ದೃಢಪಡಿಸಿತು.

ಈ ಚತುರ ಚಿಪ್ ವಿನ್ಯಾಸದ ಮೂಲಕ, ಕ್ವಾಂಟಮ್ ವೆಲ್ ಗೇನ್ ಫಿಲ್ಟರಿಂಗ್ ಮತ್ತು ಮೈಕ್ರೋಕ್ಯಾವಿಟಿ ಫಿಲ್ಟರಿಂಗ್‌ನ ಸಾವಯವ ಸಂಯೋಜನೆಯನ್ನು ಸಾಧಿಸಲಾಗಿದೆ, ಇದು ಡ್ಯುಯಲ್-ಕಲರ್ ಲೇಸರ್ ಮೂಲಗಳ ಸಾಕ್ಷಾತ್ಕಾರಕ್ಕೆ ವಿನ್ಯಾಸ ಅಡಿಪಾಯವನ್ನು ಹಾಕಿದೆ. ಕಾರ್ಯಕ್ಷಮತೆಯ ಸೂಚಕಗಳ ವಿಷಯದಲ್ಲಿ, ಈ ಸಿಂಗಲ್-ಚಿಪ್ ಡ್ಯುಯಲ್-ಕಲರ್ ಲೇಸರ್ ಹೆಚ್ಚಿನ ಹೊಳಪು, ಹೆಚ್ಚಿನ ನಮ್ಯತೆ ಮತ್ತು ನಿಖರವಾದ ಏಕಾಕ್ಷ ಕಿರಣದ ಔಟ್‌ಪುಟ್ ಅನ್ನು ಸಾಧಿಸುತ್ತದೆ. ಸಿಂಗಲ್-ಚಿಪ್ ಡ್ಯುಯಲ್-ಕಲರ್ ಸೆಮಿಕಂಡಕ್ಟರ್ ಲೇಸರ್‌ಗಳ ಪ್ರಸ್ತುತ ಕ್ಷೇತ್ರದಲ್ಲಿ ಇದರ ಹೊಳಪು ಅಂತರರಾಷ್ಟ್ರೀಯ ಪ್ರಮುಖ ಮಟ್ಟದಲ್ಲಿದೆ. ಪ್ರಾಯೋಗಿಕ ಅನ್ವಯದ ವಿಷಯದಲ್ಲಿ, ಈ ಸಾಧನೆಯು ಅದರ ಹೆಚ್ಚಿನ ಹೊಳಪು ಮತ್ತು ಡ್ಯುಯಲ್-ಕಲರ್ ಗುಣಲಕ್ಷಣಗಳನ್ನು ಬಳಸಿಕೊಳ್ಳುವ ಮೂಲಕ ಸಂಕೀರ್ಣ ಪರಿಸರಗಳಲ್ಲಿ ಬಹು-ಬಣ್ಣದ ಲಿಡಾರ್‌ನ ಪತ್ತೆ ನಿಖರತೆ ಮತ್ತು ವಿರೋಧಿ ಹಸ್ತಕ್ಷೇಪ ಸಾಮರ್ಥ್ಯವನ್ನು ಪರಿಣಾಮಕಾರಿಯಾಗಿ ಹೆಚ್ಚಿಸುತ್ತದೆ ಎಂದು ನಿರೀಕ್ಷಿಸಲಾಗಿದೆ. ಆಪ್ಟಿಕಲ್ ಆವರ್ತನ ಬಾಚಣಿಗೆಗಳ ಕ್ಷೇತ್ರದಲ್ಲಿ, ಅದರ ಸ್ಥಿರವಾದ ಡ್ಯುಯಲ್-ತರಂಗಾಂತರ ಔಟ್‌ಪುಟ್ ನಿಖರವಾದ ಸ್ಪೆಕ್ಟ್ರಲ್ ಮಾಪನ ಮತ್ತು ಹೆಚ್ಚಿನ-ರೆಸಲ್ಯೂಶನ್ ಆಪ್ಟಿಕಲ್ ಸೆನ್ಸಿಂಗ್‌ನಂತಹ ಅಪ್ಲಿಕೇಶನ್‌ಗಳಿಗೆ ನಿರ್ಣಾಯಕ ಬೆಂಬಲವನ್ನು ಒದಗಿಸುತ್ತದೆ.