Pengantar Laser Pemancar Tepi (Edge Emitting Laser/EEL)

Pengantar Laser Pemancar Tepi (Edge Emitting Laser/EEL)
Untuk mendapatkan keluaran laser semikonduktor berdaya tinggi, teknologi saat ini menggunakan struktur emisi tepi. Resonator laser semikonduktor emisi tepi terdiri dari permukaan disosiasi alami kristal semikonduktor, dan berkas keluaran dipancarkan dari ujung depan laser. Laser semikonduktor tipe emisi tepi dapat mencapai keluaran daya tinggi, tetapi titik keluarannya berbentuk elips, kualitas berkasnya buruk, dan bentuk berkas perlu dimodifikasi dengan sistem pembentuk berkas.
Diagram berikut menunjukkan struktur laser semikonduktor pemancar tepi (edge-emitting semiconductor laser/EEL). Rongga optik EEL sejajar dengan permukaan chip semikonduktor dan memancarkan laser di tepi chip semikonduktor, yang dapat mewujudkan keluaran laser dengan daya tinggi, kecepatan tinggi, dan noise rendah. Namun, pancaran laser yang dihasilkan oleh EEL umumnya memiliki penampang berkas yang asimetris dan divergensi sudut yang besar, serta efisiensi kopling dengan serat optik atau komponen optik lainnya rendah.

Peningkatan daya keluaran EEL dibatasi oleh akumulasi panas buangan di daerah aktif dan kerusakan optik pada permukaan semikonduktor. Dengan meningkatkan luas pandu gelombang untuk mengurangi akumulasi panas buangan di daerah aktif guna meningkatkan pembuangan panas, dan meningkatkan luas keluaran cahaya untuk mengurangi kepadatan daya optik berkas cahaya guna menghindari kerusakan optik, daya keluaran hingga beberapa ratus miliwatt dapat dicapai dalam struktur pandu gelombang mode transversal tunggal.
Untuk pandu gelombang 100 mm, laser pemancar tepi tunggal dapat mencapai daya keluaran puluhan watt, tetapi saat ini pandu gelombang tersebut sangat multi-mode pada bidang chip, dan rasio aspek berkas keluaran juga mencapai 100:1, sehingga membutuhkan sistem pembentukan berkas yang kompleks.
Dengan asumsi tidak ada terobosan baru dalam teknologi material dan teknologi pertumbuhan epitaksial, cara utama untuk meningkatkan daya keluaran chip laser semikonduktor tunggal adalah dengan meningkatkan lebar strip wilayah bercahaya chip. Namun, peningkatan lebar strip yang terlalu tinggi mudah menghasilkan osilasi mode orde tinggi transversal dan osilasi seperti filamen, yang akan sangat mengurangi keseragaman keluaran cahaya, dan daya keluaran tidak meningkat secara proporsional dengan lebar strip, sehingga daya keluaran chip tunggal sangat terbatas. Untuk meningkatkan daya keluaran secara signifikan, teknologi array pun muncul. Teknologi ini mengintegrasikan beberapa unit laser pada substrat yang sama, sehingga setiap unit pemancar cahaya tersusun sebagai array satu dimensi dalam arah sumbu lambat. Selama teknologi isolasi optik digunakan untuk memisahkan setiap unit pemancar cahaya dalam array, sehingga tidak saling mengganggu, membentuk laser multi-apertur, daya keluaran seluruh chip dapat ditingkatkan dengan meningkatkan jumlah unit pemancar cahaya yang terintegrasi. Chip laser semikonduktor ini adalah chip susunan laser semikonduktor (LDA), yang juga dikenal sebagai batang laser semikonduktor.