Laser semikonduktor mode tunggal baru dibuat: Penskalaan ukuran dan daya tinggi secara bersamaan
Para peneliti di University of California, Berkeley (UC Berkeley) baru-baru ini mengembangkan jenis laser semikonduktor baru yang disebut BerkSEL. Hasilnya dipublikasikan di jurnal Nature pada 29 Juni.
Skema Laser Emisi Permukaan Berkley (BerkSEL), dengan sinar pompa berwarna biru dan sinar laser berwarna merah.
Meningkatkan ukuran dan kekuatan laser mode tunggal secara bersamaan telah menjadi tantangan dalam optik sejak laser pertama dibuat pada tahun 1960. Dan karya ini menunjukkan bahwa ukuran tidak harus mengorbankan koherensi, yang memungkinkan laser menjadi lebih kuat. dan stabil dan mencakup jarak yang lebih jauh di banyak aplikasi.
Sebuah tim peneliti yang dipimpin oleh Boubacar Kanté, profesor di Departemen Teknik Elektro dan Ilmu Komputer (EECS) di Universitas California, Berkeley, dan ilmuwan di Divisi Ilmu Material di Laboratorium Nasional Lawrence Berkeley telah mendemonstrasikan film semikonduktor dengan seragam perforasi lubang yang berjarak dan berukuran identik yang dapat bertindak sebagai rongga laser yang dapat diskalakan. Hasilnya menunjukkan bahwa sinar laser memancarkan panjang gelombang tunggal yang konsisten terlepas dari ukuran rongga laser ini.
Dalam laser konvensional, cahaya terarah dengan panjang gelombang tunggal yang koheren mulai pecah saat rongga laser bertambah besar. Solusi standar adalah dengan menggunakan mekanisme eksternal seperti pandu gelombang untuk memperkuat sinar, namun ini membutuhkan banyak ruang. Dengan menghilangkan kebutuhan akan amplifikasi eksternal, para peneliti sekarang dapat mengurangi ukuran dan meningkatkan efisiensi chip komputer dan komponen lain yang bergantung pada laser.
Pekerjaan ini sangat relevan dengan teknologi laser yang memancarkan permukaan rongga vertikal (VCSEL). Dalam VCSELS, cahaya dipancarkan secara vertikal dari permukaan atas chip. VCSEL biasanya lebarnya hanya beberapa mikron, dan strategi saat ini yang digunakan untuk meningkatkan kekuatannya adalah dengan mengelompokkan ratusan VCSEL individu menjadi satu. Karena laser bersifat independen, laser memiliki fase dan panjang gelombang yang berbeda, sehingga kekuatannya tidak digabungkan secara koheren - yang dapat diterima dalam aplikasi seperti pengenalan wajah, tetapi sama sekali tidak dapat diterapkan dalam aplikasi di mana akurasi sangat penting, seperti komunikasi atau pembedahan.
Desain laser "BerkSEL" yang dikembangkan di UC Berkeley memungkinkan emisi cahaya mode tunggal yang lebih efisien, terutama berdasarkan sifat fisik cahaya yang melewati lubang pada film tipis. Film yang mereka kembangkan adalah indium gallium arsenide fosfida setebal 200-nm (semikonduktor yang biasa digunakan dalam serat optik dan teknologi telekomunikasi). Para peneliti mencatat bahwa lubang biasa ini tergores oleh fotolitografi dan harus memiliki ukuran, bentuk, dan jarak yang tetap - lubang tersebut dapat bertindak sebagai titik Dirac, fitur topologi bahan dua dimensi berdasarkan dispersi energi linier.
Selanjutnya, karena fase cahaya merambat dari satu titik ke titik lain sama dengan indeks bias dikalikan dengan jarak yang ditempuh. Karena indeks bias adalah nol pada titik Dirac, cahaya yang dipancarkan dari berbagai bagian semikonduktor berada dalam fase yang persis sama dan oleh karena itu secara optik identik. Walid Redjem, salah satu penulis utama studi ini dan rekan pascadoktoral EECS, mengatakan, "Film dalam penelitian kami memiliki sekitar 3,000 lubang, tetapi secara teoritis, itu bisa memiliki satu juta atau satu miliar lubang dan hasilnya akan sama."
Para peneliti sekarang menggunakan laser berdenyut berenergi tinggi untuk secara optik memompa dan memberi daya pada perangkat BerkSEL dan mengukur emisi dari setiap bukaan menggunakan mikroskop confocal yang dioptimalkan untuk spektroskopi inframerah-dekat. Dengan menyesuaikan spesifikasi desain seperti ukuran aperture dan bahan semikonduktor, laser semikonduktor "BerkSELs" dapat memancarkan pada panjang gelombang target yang berbeda.
Jika Anda ingin mengetahui informasi lebih lanjut tentang MRJ-Laser, silakan kunjungi:
Mesin Pembersih Laser:https://www.mrj-laserclean.com/laser-cleaning-machine/
Mesin Penandaan Laser:https://www.mrj-laserclean.com/laser-marking-machine/
Mesin Las Laser:https://www.mrj-laserclean.com/laser-welding-machine/
