انڈسٹری نیوز

گرین لیزرز کی آپٹیکل کارکردگی بہت بہتر ہوئی ہے۔

2022-03-30
لیزر کو بیسویں صدی میں بنی نوع انسان کی سب سے بڑی ایجادات میں سے ایک سمجھا جاتا ہے، اور اس کی ظاہری شکل نے پتہ لگانے، مواصلات، پروسیسنگ، ڈسپلے اور دیگر شعبوں کی ترقی کو مضبوطی سے فروغ دیا ہے۔ سیمی کنڈکٹر لیزرز لیزرز کی ایک کلاس ہیں جو پہلے پختہ ہوتی ہیں اور تیزی سے ترقی کرتی ہیں۔ ان میں چھوٹے سائز، اعلی کارکردگی، کم قیمت، اور طویل زندگی کی خصوصیات ہیں، لہذا وہ بڑے پیمانے پر استعمال ہوتے ہیں. ابتدائی سالوں میں، GaAsInP سسٹمز پر مبنی انفراریڈ لیزرز نے معلوماتی انقلاب کی بنیاد رکھی۔ . گیلیم نائٹرائڈ لیزر (LD) حالیہ برسوں میں تیار کردہ ایک نئی قسم کا آپٹو الیکٹرانک ڈیوائس ہے۔ GaN میٹریل سسٹم پر مبنی لیزر اصل اورکت سے کام کرنے والی طول موج کو پورے مرئی سپیکٹرم اور الٹرا وایلیٹ سپیکٹرم تک بڑھا سکتا ہے۔ پروسیسنگ، نیشنل ڈیفنس، کوانٹم کمیونیکیشن اور دیگر شعبوں نے بہترین اطلاق کے امکانات ظاہر کیے ہیں۔
لیزر جنریشن کا اصول یہ ہے کہ آپٹیکل گین میٹریل میں روشنی کو آپٹیکل گہا میں دولن کے ذریعے بڑھایا جاتا ہے تاکہ انتہائی مستقل مرحلے، تعدد اور پھیلاؤ کی سمت کے ساتھ روشنی بن سکے۔ کنارے سے خارج ہونے والے رج قسم کے سیمی کنڈکٹر لیزرز کے لیے، آپٹیکل گہا روشنی کو تینوں مقامی جہتوں میں محدود کر سکتا ہے۔ لیزر آؤٹ پٹ سمت کے ساتھ قید بنیادی طور پر گونجنے والی گہا کو صاف کرنے اور کوٹنگ کے ذریعے حاصل کیا جاتا ہے۔ افقی سمت میں عمودی سمت میں نظری قید بنیادی طور پر رج کی شکل سے تشکیل پانے والے مساوی اضطراری انڈیکس فرق کو استعمال کرکے محسوس کی جاتی ہے، جبکہ عمودی سمت میں نظری قید مختلف مواد کے درمیان اضطراری اشاریہ کے فرق سے محسوس ہوتی ہے۔ مثال کے طور پر، 808 nm انفراریڈ لیزر کا حاصل کرنے والا علاقہ ایک GaAs کوانٹم ویل ہے، اور آپٹیکل قید کی تہہ AlGaAs ہے جس میں کم ریفریکٹیو انڈیکس ہے۔ چونکہ GaAs اور AlGaAs مٹیریل کے جالی مستقل برابر ہیں، اس لیے یہ ڈھانچہ ایک ہی وقت میں آپٹیکل قید کو حاصل نہیں کرتا ہے۔ جالیوں کی عدم مطابقت کی وجہ سے مواد کے معیار کے مسائل پیدا ہو سکتے ہیں۔
GaN پر مبنی لیزرز میں، کم ریفریکٹیو انڈیکس والا AlGaN عام طور پر آپٹیکل کنفینمنٹ پرت کے طور پر استعمال ہوتا ہے، اور (In) GaN کو ہائی ریفریکٹیو انڈیکس کے ساتھ ویو گائیڈ پرت کے طور پر استعمال کیا جاتا ہے۔ تاہم، جیسے جیسے اخراج طول موج میں اضافہ ہوتا ہے، آپٹیکل کنفینمنٹ لیئر اور ویو گائیڈ پرت کے درمیان ریفریکٹیو انڈیکس کا فرق مسلسل کم ہوتا جاتا ہے، تاکہ روشنی کے میدان پر نظری قید پرت کا قیدی اثر مسلسل کم ہوتا جائے۔ خاص طور پر سبز لیزرز میں، اس طرح کے ڈھانچے روشنی کے میدان کو محدود کرنے سے قاصر رہے ہیں، تاکہ روشنی زیریں ذیلی تہہ میں نکل جائے۔ ہوا/سبسٹریٹ/آپٹیکل کنفائنمنٹ پرت کے اضافی ویو گائیڈ ڈھانچے کی موجودگی کی وجہ سے، سبسٹریٹ میں لی گئی روشنی ایک مستحکم موڈ (سبسٹریٹ موڈ) بن سکتی ہے۔ سبسٹریٹ موڈ کا وجود عمودی سمت میں آپٹیکل فیلڈ کی تقسیم کا سبب بنے گا جو اب گاوسی ڈسٹری بیوشن نہیں رہے گا، بلکہ ایک "کیلیکس لاب" رہے گا، اور بیم کے معیار میں کمی بلاشبہ ڈیوائس کے استعمال کو متاثر کرے گی۔

حال ہی میں، پچھلی آپٹیکل سمولیشن ریسرچ (DOI: 10.1364/OE.389880) کے نتائج کی بنیاد پر، سوزو انسٹی ٹیوٹ آف نینو ٹیکنالوجی، چینی اکیڈمی آف سائنسز کے لیو جیان پنگ کے ریسرچ گروپ نے AlInGaN کواٹرنری مواد استعمال کرنے کی تجویز پیش کی جس کی جالی مستقل اور اضطراری انڈیکس ہو سکتی ہے۔ آپٹیکل کنفینمنٹ لیئر کی طرح ایک ہی وقت میں ایڈجسٹ کیا جائے۔ سبسٹریٹ مولڈ کا ظہور، متعلقہ نتائج بنیادی تحقیقی جریدے میں شائع کیے گئے، جس کی ہدایت کاری اور سرپرستی چین کی نیشنل نیچرل سائنس فاؤنڈیشن نے کی ہے۔ تحقیق میں، تجربہ کاروں نے سب سے پہلے epitaxial گروتھ پروسیس کے پیرامیٹرز کو بہتر بنایا تاکہ Heteroepitaxially اعلی معیار کی AlInGaN پتلی تہوں کو GaN/Sapphire ٹیمپلیٹ پر سٹیپ فلو مورفولوجی کے ساتھ بڑھایا جا سکے۔ اس کے بعد، GaN سیلف سپورٹنگ سبسٹریٹ پر AlInGaN موٹی پرت کا ہوموپیٹاکسیئل ٹائم لیپس ظاہر کرتا ہے کہ سطح پر رج کی شکل کی خرابی ظاہر ہوگی، جو سطح کے کھردرا پن میں اضافے کا باعث بنے گی، اس طرح دیگر لیزر ڈھانچے کی اپیٹیکسیل نمو کو متاثر کرے گا۔ تناؤ اور epitaxial نمو کے مورفولوجی کے درمیان تعلق کا تجزیہ کرتے ہوئے، محققین نے تجویز کیا کہ AlInGaN موٹی پرت میں جمع ہونے والا کمپریسیو تناؤ اس طرح کی مورفولوجی کی بنیادی وجہ ہے، اور مختلف تناؤ والی حالتوں میں AlInGaN موٹی تہوں کو بڑھا کر اس قیاس کی تصدیق کی۔ آخر میں، گرین لیزر کی آپٹیکل کنفینمنٹ لیئر میں آپٹمائزڈ AlInGaN موٹی پرت کو لاگو کرکے، سبسٹریٹ موڈ کی موجودگی کو کامیابی سے دبا دیا گیا (تصویر 1)۔


شکل 1. سبز لیزر جس میں کوئی رساو موڈ نہیں، (α) عمودی سمت میں روشنی کے میدان کی دور دراز تقسیم، (b) اسپاٹ ڈایاگرام۔

X
We use cookies to offer you a better browsing experience, analyze site traffic and personalize content. By using this site, you agree to our use of cookies. Privacy Policy
Reject Accept