دوہری رنگ کے سیمی کنڈکٹر لیزرز پر تازہ ترین تحقیق

دوہری رنگ کے سیمی کنڈکٹر لیزرز پر تازہ ترین تحقیق

سیمی کنڈکٹر ڈسک لیزرز (SDL لیزرز)، جنہیں عمودی بیرونی گہا کی سطح سے خارج کرنے والے لیزرز (VECSEL) کے نام سے بھی جانا جاتا ہے، نے حالیہ برسوں میں بہت زیادہ توجہ مبذول کی ہے۔ یہ سیمی کنڈکٹر گین اور سالڈ اسٹیٹ ریزونیٹرز کے فوائد کو یکجا کرتا ہے۔ یہ نہ صرف روایتی سیمی کنڈکٹر لیزرز کے لیے سنگل موڈ سپورٹ کے اخراج کے علاقے کی حد کو مؤثر طریقے سے ختم کرتا ہے، بلکہ اس میں ایک لچکدار سیمی کنڈکٹر بینڈ گیپ ڈیزائن اور اعلی مادی فوائد کی خصوصیات بھی شامل ہیں۔ اسے ایپلیکیشن کی وسیع رینج میں دیکھا جا سکتا ہے، جیسے کم شورتنگ لائن چوڑائی لیزرآؤٹ پٹ، الٹرا شارٹ ہائی ریپیٹیشن پلس جنریشن، ہائی آرڈر ہارمونک جنریشن، اور سوڈیم گائیڈ اسٹار ٹیکنالوجی وغیرہ۔ ٹیکنالوجی کی ترقی کے ساتھ، اس کی طول موج کی لچک کے لیے اعلیٰ تقاضوں کو سامنے رکھا گیا ہے۔ مثال کے طور پر، دوہری طول موج کے مربوط روشنی کے ذرائع نے ابھرتے ہوئے شعبوں میں انتہائی اعلیٰ اطلاقی قدر کا مظاہرہ کیا ہے جیسے کہ اینٹی مداخلت لیڈر، ہولوگرافک انٹرفیومیٹری، ویو لینتھ ڈویژن ملٹی پلیکسنگ کمیونیکیشن، وسط اورکت یا ٹیرا ہرٹز جنریشن، اور ملٹی کلر آپٹیکل فریکوئنسی کومبس۔ سیمی کنڈکٹر ڈسک لیزرز میں اعلی چمک دوہرے رنگ کے اخراج کو کیسے حاصل کیا جائے اور متعدد طول موجوں کے درمیان حاصل مقابلہ کو مؤثر طریقے سے دبانا اس میدان میں ہمیشہ سے ایک تحقیقی مشکل رہا ہے۔

حال ہی میں، ایک دوہری رنگسیمی کنڈکٹر لیزرچین میں ٹیم نے اس چیلنج سے نمٹنے کے لیے ایک جدید چپ ڈیزائن تجویز کیا ہے۔ گہرائی سے عددی تحقیق کے ذریعے، انھوں نے پایا کہ درجہ حرارت سے متعلق کوانٹم ویل گین فلٹرنگ اور سیمی کنڈکٹر مائیکرو کیوٹی فلٹرنگ اثرات کو ٹھیک ٹھیک ریگولیٹ کرنے سے دوہری رنگ کے فائدے کا لچکدار کنٹرول حاصل کرنے کی امید ہے۔ اس کی بنیاد پر، ٹیم نے کامیابی کے ساتھ 960/1000 nm ہائی برائٹنیس گین چپ ڈیزائن کی۔ یہ لیزر تفاوت کی حد کے قریب بنیادی موڈ میں کام کرتا ہے، جس کی آؤٹ پٹ چمک تقریباً 310 MW/cm²sr ہے۔

سیمی کنڈکٹر ڈسک کی گین پرت صرف چند مائیکرو میٹر موٹی ہے، اور سیمی کنڈکٹر ایئر انٹرفیس اور نیچے تقسیم شدہ بریگ ریفلیکٹر کے درمیان فیبری پیروٹ مائیکرو کیویٹی بنتی ہے۔ سیمی کنڈکٹر مائیکرو کیویٹی کو چپ کے بلٹ ان سپیکٹرل فلٹر کے طور پر استعمال کرنا کوانٹم کے حاصل کو اچھی طرح سے ماڈیول کرے گا۔ دریں اثنا، مائیکرو کیویٹی فلٹرنگ اثر اور سیمی کنڈکٹر گین کے درجہ حرارت میں اضافے کی شرحیں مختلف ہیں۔ درجہ حرارت کے کنٹرول کے ساتھ مل کر، آؤٹ پٹ طول موج کی سوئچنگ اور ریگولیشن حاصل کی جا سکتی ہے۔ ان خصوصیات کی بنیاد پر، ٹیم نے 300 K کے درجہ حرارت پر 950 nm پر کوانٹم کنویں کی حاصل کی چوٹی کا حساب لگایا اور مقرر کیا، جس میں حاصل طول موج کی درجہ حرارت بڑھنے کی شرح تقریباً 0.37 nm/K ہے۔ اس کے بعد، ٹیم نے ٹرانسمیشن میٹرکس طریقہ کا استعمال کرتے ہوئے چپ کے طول بلد رکاوٹ عنصر کو ڈیزائن کیا، بالترتیب تقریباً 960 nm اور 1000 nm کی چوٹی طول موج کے ساتھ۔ نقالی سے پتہ چلتا ہے کہ درجہ حرارت کے بڑھنے کی شرح صرف 0.08 nm/K تھی۔ epitaxial بڑھوتری کے لیے دھاتی نامیاتی کیمیائی بخارات جمع کرنے والی ٹیکنالوجی کا استعمال کرتے ہوئے اور ترقی کے عمل کو مسلسل بہتر بناتے ہوئے، اعلیٰ معیار کے گین چپس کو کامیابی کے ساتھ من گھڑت بنایا گیا۔ photoluminescence کی پیمائش کے نتائج نقلی نتائج کے ساتھ مکمل طور پر مطابقت رکھتے ہیں۔ تھرمل بوجھ کو کم کرنے اور ہائی پاور ٹرانسمیشن حاصل کرنے کے لیے، سیمی کنڈکٹر ڈائمنڈ چپ پیکیجنگ کے عمل کو مزید تیار کیا گیا ہے۔

چپ پیکیجنگ کو مکمل کرنے کے بعد، ٹیم نے اس کی لیزر کارکردگی کا ایک جامع جائزہ لیا۔ مسلسل آپریشن موڈ میں، پمپ پاور یا ہیٹ سنک کے درجہ حرارت کو کنٹرول کرکے، اخراج طول موج کو 960 nm اور 1000 nm کے درمیان لچکدار طریقے سے ایڈجسٹ کیا جا سکتا ہے۔ جب پمپ کی طاقت ایک مخصوص حد کے اندر ہوتی ہے، تو لیزر 39.4 nm تک کے طول موج کے وقفے کے ساتھ، دوہری طول موج کی کارروائی بھی حاصل کر سکتا ہے۔ اس وقت، زیادہ سے زیادہ مسلسل لہر کی طاقت 3.8 ڈبلیو تک پہنچ جاتی ہے۔ اس دوران، لیزر بنیادی موڈ میں پھیلاؤ کی حد کے قریب کام کرتا ہے، جس میں بیم کوالٹی فیکٹر M² صرف 1.1 ہے اور چمک تقریباً 310 MW/cm²sr تک ہے۔ ٹیم نے ارد گرد مسلسل لہر کی کارکردگی پر بھی تحقیق کی۔لیزر. LiB₃O₅ نان لائنر آپٹیکل کرسٹل کو گونجنے والی گہا میں داخل کرکے، دوہری طول موج کی مطابقت پذیری کی تصدیق کرتے ہوئے، سم فریکوئنسی سگنل کا کامیابی سے مشاہدہ کیا گیا۔

اس ذہین چپ ڈیزائن کے ذریعے، کوانٹم ویل گین فلٹرنگ اور مائیکرو کیویٹی فلٹرنگ کا نامیاتی امتزاج حاصل کیا گیا ہے، جس نے دوہرے رنگ کے لیزر ذرائع کے حصول کے لیے ڈیزائن کی بنیاد رکھی ہے۔ کارکردگی کے اشارے کے لحاظ سے، یہ سنگل چپ ڈبل کلر لیزر اعلی چمک، اعلی لچک اور عین مطابق سماکشی بیم آؤٹ پٹ حاصل کرتا ہے۔ سنگل چپ ڈوئل کلر سیمی کنڈکٹر لیزرز کے موجودہ میدان میں اس کی چمک بین الاقوامی سطح پر ہے۔ عملی اطلاق کے لحاظ سے، اس کامیابی سے پیچیدہ ماحول میں ملٹی کلر لیڈر کی اعلی چمک اور دوہری رنگ کی خصوصیات کا فائدہ اٹھاتے ہوئے پتہ لگانے کی درستگی اور اینٹی مداخلت کی صلاحیت کو مؤثر طریقے سے بڑھانے کی امید ہے۔ آپٹیکل فریکوئنسی کنگھی کے میدان میں، اس کی مستحکم دوہری طول موج کی پیداوار ایپلی کیشنز جیسے کہ عین مطابق سپیکٹرل پیمائش اور ہائی ریزولوشن آپٹیکل سینسنگ کے لیے اہم مدد فراہم کر سکتی ہے۔