Novel concepts in high power semiconductor lasers

Bu doktora tezi, 9xx nm'de ışık yayan yüksek güçlü yarıiletken lazerlerinin kovuk optiklerine yönelik yeniliklerle ilgilidir. Yüksek güçlü lazer diyotları karmaşık elektronik ve fotonik sistemlerdir. Kristal büyütme tekniklerindeki gelişmeler ve ortaya çıkan yüksek kalitedeki epitaksiyel kristaller, alanın ilerleyişinde itici güç olmuştur. Bu kristallerle yapılan lazerler yüksek güç ve yüksek verim göstermektedirler. Ticari olarak satılan tek emitörlerin her birinden 10 Watt'ın üzerinde yüksek çıkış gücü ve %60'a varan verimlilikler gösterilmiştir. Laboratuvarlarda daha yüksek güçler de elde edilmiştir. Yüksek güçlü yarıiletken lazerler, diğer lazerlerde optik pompalar, telemetre bulma, optik depolama, sensörlerde ışık kaynakları ve medikal aletler gibi birçok uygulamaya sahiptir. Daha yüksek güç ve verimlilik talebi devam ediyor. Birkaç olasılık arasında, maksimum çıkış gücünün ana limitlerinden biri katastrofik optik ayna hasarıdır (COMD). Yüksek pompa akımlarında ve dolayısıyla çıkış güçlerinde faset soğurması, kovuk aynalarına zarar verebilecek kadar yüksek sıcaklıklara yol açar. Bu tez, COMD eşiğini artırmak için yeni yaklaşımlara odaklanmıştır. Nitekim, bu tezde 9xx nm'de ışık yayan yüksek güçlü gerilmiş InGaAs/AlGaAs lazerlerinin tasarımı, üretimi ve karakterizasyonunu göstermekteyiz. Lazer verimliliğini özellikle yüksek enjeksiyon akımlarında azaltan faset soğurmasını önlemek için, ışıma bölgesinde korunurken, lazer fasetinin çevresindeki yasak bant aralığı safsızlıksız atomları kullanmaksızın boşluk düzensizliği (IFVD) kullanılarak arttırılır. İki bölgeli bir dielektrik yapının ısıl stres yönetimi ile faset bölgesinde, ışıma bölgesine göre varolan en yüksek bant aralığı elde edilir. Bu iki katmanlı yaklaşımla mükemmel optik kayıp ve optik güç çıkışı gösteririz. Ayrıca, fasetlerde soğurma sırasında olumlu geribildirim döngüsü, fasetleri tasarımla soğuk tutarak kırılır. Bu nedenle, bu soğuk pencere yaklaşımında, ısı kaynağını kovuğun ana gövdesinden uzak tutmak için pasif pompalanmamış pencereleri uzatıp, bu bölümün geçirgen hale getirerek meydana gelen ek kayıpları ortadan kaldırıyoruz. Bu yeni ileri besleme altındaki pencere yaklaşımı, yığın sıcaklıklarını da azaltırken çok daha düşük faset sıcaklıklarına yol açar. Böylece, pompa ve ileri besleme akımının bir fonksiyonu olarak faset sıcaklığını ölçmek için termoyansıma (thermoreflectance) spektroskopisini kullanıyoruz. İlk kez, çıkış sıcaklıklarında düşüş olmadan faset sıcaklıklarının kütle sıcaklığının altına düştüğünü açıkça gösterdik.