দ্বৈত-রঙের সেমিকন্ডাক্টর লেজারের উপর সর্বশেষ গবেষণা

দ্বৈত-রঙের সেমিকন্ডাক্টর লেজারের উপর সর্বশেষ গবেষণা

সেমিকন্ডাক্টর ডিস্ক লেজার (SDL লেজার), যা উল্লম্ব বহিরাগত গহ্বর পৃষ্ঠ-নির্গমনকারী লেজার (VECSEL) নামেও পরিচিত, সাম্প্রতিক বছরগুলিতে অনেক মনোযোগ আকর্ষণ করেছে। এটি সেমিকন্ডাক্টর লাভ এবং সলিড-স্টেট রেজোনেটরের সুবিধাগুলিকে একত্রিত করে। এটি কেবল প্রচলিত সেমিকন্ডাক্টর লেজারের জন্য একক-মোড সমর্থনের নির্গমন ক্ষেত্রের সীমাবদ্ধতা কার্যকরভাবে হ্রাস করে না, বরং একটি নমনীয় সেমিকন্ডাক্টর ব্যান্ডগ্যাপ নকশা এবং উচ্চ উপাদান লাভ বৈশিষ্ট্যও বৈশিষ্ট্যযুক্ত। এটি বিভিন্ন ধরণের অ্যাপ্লিকেশন পরিস্থিতিতে দেখা যায়, যেমন কম-শব্দসংকীর্ণ-রেখা প্রস্থ লেজারআউটপুট, অতি-সংক্ষিপ্ত উচ্চ-পুনরাবৃত্তি পালস জেনারেশন, উচ্চ-ক্রমের হারমোনিক জেনারেশন এবং সোডিয়াম গাইড স্টার প্রযুক্তি ইত্যাদি। প্রযুক্তির অগ্রগতির সাথে সাথে, এর তরঙ্গদৈর্ঘ্য নমনীয়তার জন্য উচ্চতর প্রয়োজনীয়তা সামনে রাখা হয়েছে। উদাহরণস্বরূপ, দ্বৈত-তরঙ্গদৈর্ঘ্য সুসংগত আলোক উৎসগুলি উদীয়মান ক্ষেত্রগুলিতে অত্যন্ত উচ্চ প্রয়োগ মূল্য প্রদর্শন করেছে যেমন অ্যান্টি-হস্তক্ষেপ লিডার, হলোগ্রাফিক ইন্টারফেরোমেট্রি, তরঙ্গদৈর্ঘ্য বিভাগ মাল্টিপ্লেক্সিং যোগাযোগ, মধ্য-ইনফ্রারেড বা টেরাহার্টজ জেনারেশন এবং বহু-রঙের অপটিক্যাল ফ্রিকোয়েন্সি কম্বস। সেমিকন্ডাক্টর ডিস্ক লেজারগুলিতে উচ্চ-উজ্জ্বলতা দ্বৈত-রঙ নির্গমন কীভাবে অর্জন করা যায় এবং একাধিক তরঙ্গদৈর্ঘ্যের মধ্যে লাভ প্রতিযোগিতা কার্যকরভাবে দমন করা যায় তা এই ক্ষেত্রে সর্বদা একটি গবেষণামূলক সমস্যা হয়ে দাঁড়িয়েছে।

সম্প্রতি, একটি দ্বৈত-রঙেরসেমিকন্ডাক্টর লেজারএই চ্যালেঞ্জ মোকাবেলায় চীনের একটি দল একটি উদ্ভাবনী চিপ ডিজাইনের প্রস্তাব করেছে। গভীর সংখ্যাসূচক গবেষণার মাধ্যমে, তারা দেখেছে যে তাপমাত্রা-সম্পর্কিত কোয়ান্টাম ওয়েল গেইন ফিল্টারিং এবং সেমিকন্ডাক্টর মাইক্রোক্যাভিটি ফিল্টারিং প্রভাবগুলিকে সঠিকভাবে নিয়ন্ত্রণ করলে ডুয়াল-কালার গেইনের নমনীয় নিয়ন্ত্রণ অর্জন করা সম্ভব হবে বলে আশা করা হচ্ছে। এর উপর ভিত্তি করে, দলটি সফলভাবে একটি 960/1000 nm উচ্চ-উজ্জ্বলতা গেইন চিপ ডিজাইন করেছে। এই লেজারটি বিবর্তন সীমার কাছাকাছি মৌলিক মোডে কাজ করে, যার আউটপুট উজ্জ্বলতা প্রায় 310 MW/cm²sr পর্যন্ত।

সেমিকন্ডাক্টর ডিস্কের লাভ স্তর মাত্র কয়েক মাইক্রোমিটার পুরু এবং সেমিকন্ডাক্টর-এয়ার ইন্টারফেস এবং নীচের বিতরণকৃত ব্র্যাগ প্রতিফলকের মধ্যে একটি ফ্যাব্রি-পেরোট মাইক্রোক্যাভিটি তৈরি হয়। সেমিকন্ডাক্টর মাইক্রোক্যাভিটিকে চিপের অন্তর্নির্মিত বর্ণালী ফিল্টার হিসাবে বিবেচনা করলে কোয়ান্টাম ওয়েলের লাভ মডিউল হবে। এদিকে, মাইক্রোক্যাভিটি ফিল্টারিং প্রভাব এবং সেমিকন্ডাক্টর লাভের বিভিন্ন তাপমাত্রা প্রবাহের হার রয়েছে। তাপমাত্রা নিয়ন্ত্রণের সাথে মিলিত হয়ে, আউটপুট তরঙ্গদৈর্ঘ্যের স্যুইচিং এবং নিয়ন্ত্রণ অর্জন করা যেতে পারে। এই বৈশিষ্ট্যগুলির উপর ভিত্তি করে, দলটি 300 K তাপমাত্রায় 950 nm এ কোয়ান্টাম ওয়েলের লাভ পিক গণনা করে এবং সেট করে, লাভ তরঙ্গদৈর্ঘ্যের তাপমাত্রা প্রবাহের হার প্রায় 0.37 nm/K। পরবর্তীকালে, দলটি ট্রান্সমিশন ম্যাট্রিক্স পদ্ধতি ব্যবহার করে চিপের অনুদৈর্ঘ্য সীমাবদ্ধতা ফ্যাক্টর ডিজাইন করে, যার সর্বোচ্চ তরঙ্গদৈর্ঘ্য যথাক্রমে প্রায় 960 nm এবং 1000 nm। সিমুলেশনগুলি প্রকাশ করেছে যে তাপমাত্রা প্রবাহের হার ছিল মাত্র 0.08 nm/K। এপিট্যাক্সিয়াল বৃদ্ধির জন্য ধাতু-জৈব রাসায়নিক বাষ্প জমা প্রযুক্তি ব্যবহার করে এবং ক্রমাগত বৃদ্ধি প্রক্রিয়াটি অপ্টিমাইজ করে, উচ্চ-মানের লাভ চিপগুলি সফলভাবে তৈরি করা হয়েছে। ফটোলুমিনেসেন্সের পরিমাপের ফলাফল সিমুলেশন ফলাফলের সাথে সম্পূর্ণ সামঞ্জস্যপূর্ণ। তাপীয় লোড কমাতে এবং উচ্চ-শক্তি সংক্রমণ অর্জনের জন্য, সেমিকন্ডাক্টর-ডায়মন্ড চিপ প্যাকেজিং প্রক্রিয়াটি আরও উন্নত করা হয়েছে।

চিপ প্যাকেজিং সম্পন্ন করার পর, দলটি লেজারের কর্মক্ষমতার একটি বিস্তৃত মূল্যায়ন পরিচালনা করে। ক্রমাগত অপারেশন মোডে, পাম্প শক্তি বা তাপ সিঙ্ক তাপমাত্রা নিয়ন্ত্রণ করে, নির্গমন তরঙ্গদৈর্ঘ্য 960 nm এবং 1000 nm এর মধ্যে নমনীয়ভাবে সামঞ্জস্য করা যেতে পারে। যখন পাম্প শক্তি একটি নির্দিষ্ট সীমার মধ্যে থাকে, তখন লেজারটি দ্বৈত-তরঙ্গদৈর্ঘ্য অপারেশনও অর্জন করতে পারে, যার তরঙ্গদৈর্ঘ্য ব্যবধান 39.4 nm পর্যন্ত। এই সময়ে, সর্বাধিক ধারাবাহিক তরঙ্গ শক্তি 3.8 W এ পৌঁছায়। ইতিমধ্যে, লেজারটি বিবর্তন সীমার কাছাকাছি মৌলিক মোডে কাজ করে, যার রশ্মির গুণমান ফ্যাক্টর M² মাত্র 1.1 এবং উজ্জ্বলতা প্রায় 310 MW/cm²sr পর্যন্ত। দলটি লেজারের আধা-ধারাবাহিক তরঙ্গ কর্মক্ষমতা নিয়েও গবেষণা চালিয়েছে।লেজার. অনুরণনমূলক গহ্বরে LiB₃O₅ অরৈখিক অপটিক্যাল স্ফটিক প্রবেশ করিয়ে সমষ্টি ফ্রিকোয়েন্সি সংকেত সফলভাবে পর্যবেক্ষণ করা হয়েছিল, যা দ্বৈত তরঙ্গদৈর্ঘ্যের সিঙ্ক্রোনাইজেশন নিশ্চিত করে।

এই উদ্ভাবনী চিপ ডিজাইনের মাধ্যমে, কোয়ান্টাম ওয়েল গেইন ফিল্টারিং এবং মাইক্রোক্যাভিটি ফিল্টারিংয়ের জৈব সমন্বয় অর্জন করা হয়েছে, যা ডুয়াল-কালার লেজার উৎসের বাস্তবায়নের জন্য একটি নকশা ভিত্তি স্থাপন করেছে। কর্মক্ষমতা সূচকের দিক থেকে, এই সিঙ্গেল-চিপ ডুয়াল-কালার লেজার উচ্চ উজ্জ্বলতা, উচ্চ নমনীয়তা এবং সুনির্দিষ্ট কোঅ্যাক্সিয়াল বিম আউটপুট অর্জন করে। সিঙ্গেল-চিপ ডুয়াল-কালার সেমিকন্ডাক্টর লেজারের বর্তমান ক্ষেত্রে এর উজ্জ্বলতা আন্তর্জাতিকভাবে শীর্ষস্থানীয়। ব্যবহারিক প্রয়োগের দিক থেকে, এই অর্জনটি উচ্চ উজ্জ্বলতা এবং ডুয়াল-কালার বৈশিষ্ট্যগুলিকে কাজে লাগিয়ে জটিল পরিবেশে মাল্টি-কালার লিডারের সনাক্তকরণ নির্ভুলতা এবং হস্তক্ষেপ-বিরোধী ক্ষমতা কার্যকরভাবে বৃদ্ধি করবে বলে আশা করা হচ্ছে। অপটিক্যাল ফ্রিকোয়েন্সি কম্বসের ক্ষেত্রে, এর স্থিতিশীল ডুয়াল-তরঙ্গদৈর্ঘ্য আউটপুট সুনির্দিষ্ট বর্ণালী পরিমাপ এবং উচ্চ-রেজোলিউশন অপটিক্যাল সেন্সিংয়ের মতো অ্যাপ্লিকেশনগুলির জন্য গুরুত্বপূর্ণ সহায়তা প্রদান করতে পারে।