O D\u00edodo laser de 980nm acoplado a fibra monomodo<\/strong> \u00e9 o cora\u00e7\u00e3o da comunica\u00e7\u00e3o \u00f3tica moderna e dos instrumentos m\u00e9dicos de precis\u00e3o. Enquanto outros comprimentos de onda s\u00e3o escolhidos pela sua absor\u00e7\u00e3o espec\u00edfica em tecidos ou transpar\u00eancia em s\u00edlica, o 980 nm \u00e9 definido exclusivamente pela sua efici\u00eancia como fonte de bombagem. No dom\u00ednio das telecomunica\u00e7\u00f5es, fornece a energia precisa necess\u00e1ria para excitar os i\u00f5es de \u00e9rbio ($Er^{3+}$) para o estado $^4I_{11\/2}$, permitindo uma amplifica\u00e7\u00e3o de baixo ru\u00eddo.<\/p>\n\n\n\n Do ponto de vista da engenharia, a transi\u00e7\u00e3o para um M\u00f3dulo laser acoplado a fibra monomodo<\/a><\/strong> neste comprimento de onda apresenta um conjunto distinto de desafios em compara\u00e7\u00e3o com as variantes multimodo. A diferen\u00e7a fundamental reside na densidade de pot\u00eancia. Conseguir 500mW a 800mW de pot\u00eancia \u201csem dobras\u201d num n\u00facleo de fibra de 6 micr\u00f3metros ultrapassa os limites da f\u00edsica dos semicondutores e do alinhamento \u00f3tico. O objetivo de um fabricante n\u00e3o \u00e9 simplesmente atingir o pico de pot\u00eancia, mas manter um modo transversal est\u00e1vel ao longo de toda a gama de corrente de funcionamento, garantindo que a luz permanece foc\u00e1vel e que o acoplamento permanece eficiente ao longo de uma vida \u00fatil de 25 anos.<\/p>\n\n\n\n O desempenho de um 980 nm d\u00edodo laser<\/a><\/strong> come\u00e7a ao n\u00edvel epitaxial. A maioria dos d\u00edodos de 980 nm de alta pot\u00eancia utiliza uma estrutura de po\u00e7os qu\u00e2nticos (QW) de arsenieto de \u00edndio e g\u00e1lio (InGaAs), tipicamente cultivada num substrato de arsenieto de g\u00e1lio (GaAs).<\/p>\n\n\n\n A introdu\u00e7\u00e3o de \u201cdeforma\u00e7\u00e3o\u201d no po\u00e7o qu\u00e2ntico \u00e9 uma escolha deliberada de engenharia. Ao fazer coincidir a constante de rede da camada de InGaAs com a do substrato de GaAs, a estrutura da banda de val\u00eancia \u00e9 modificada. Isto reduz a massa efectiva dos buracos e suprime a \u201crecombina\u00e7\u00e3o Auger\u201d - um processo n\u00e3o radiativo que gera calor em vez de luz.<\/p>\n\n\n\n No entanto, a deforma\u00e7\u00e3o \u00e9 uma faca de dois gumes. A deforma\u00e7\u00e3o excessiva pode conduzir a desloca\u00e7\u00f5es (defeitos na rede cristalina) que actuam como sementes de danos catastr\u00f3ficos no espelho \u00f3tico (COMD). Para atenuar este fen\u00f3meno, as concep\u00e7\u00f5es epitaxiais avan\u00e7adas incorporam camadas de \u201ccompensa\u00e7\u00e3o de tens\u00e3o\u201d, normalmente utilizando GaAsP. Isto permite um maior teor de \u00edndio (atingindo o objetivo de 980 nm), mantendo a integridade estrutural do cristal. Para o utilizador final, isto traduz-se num d\u00edodo que pode suportar elevadas densidades de corrente sem degrada\u00e7\u00e3o interna.<\/p>\n\n\n\n Nas especifica\u00e7\u00f5es t\u00e9cnicas de um modo \u00fanico m\u00f3dulo laser acoplado a fibra<\/a><\/strong>, Na an\u00e1lise da curva de pot\u00eancia, o termo \u201cpot\u00eancia sem dobra\u201d \u00e9 fundamental. Uma \u201cdobra\u201d na curva Pot\u00eancia versus Corrente (L-I) ocorre quando o d\u00edodo laser muda do modo transversal fundamental para um modo de ordem superior ou quando a distribui\u00e7\u00e3o espacial dos portadores (Spatial Hole Burning) faz com que o feixe se desvie ligeiramente.<\/p>\n\n\n\n \u00c0 medida que a corrente de inje\u00e7\u00e3o aumenta, a densidade de fot\u00f5es no centro da cavidade do laser torna-se extremamente elevada, esgotando os portadores nessa regi\u00e3o espec\u00edfica. Isto cria um gradiente de \u00edndice de refra\u00e7\u00e3o que actua como uma \u201clente\u201d, focando ainda mais o feixe. Se n\u00e3o for gerido, este efeito de lente pode fazer com que o feixe se desacoplasse da fibra monomodo ou desencadear um salto de modo.<\/p>\n\n\n\n Engenharia de um sistema verdadeiramente livre de dobras D\u00edodo laser de 980 nm<\/strong> requer uma conce\u00e7\u00e3o precisa de \u201cguia de onda em cumeeira\u201d. A largura da crista deve ser suficientemente estreita para suprimir os modos de ordem superior (normalmente <4 \u03bcm), mas suficientemente larga para manter a densidade de pot\u00eancia \u00f3tica na faceta abaixo do limiar para COMD. O equil\u00edbrio entre a geometria da crista e o perfil de dopagem das camadas de revestimento determina a estabilidade final do m\u00f3dulo.<\/p>\n\n\n\n Acoplar a luz numa fibra monomodo (SMF) \u00e9 um exerc\u00edcio de extrema estabilidade mec\u00e2nica. O di\u00e2metro do campo de modo (MFD) de uma fibra padr\u00e3o de 980 nm (como a HI980) \u00e9 de aproximadamente 6,5 \u03bcm. Para manter a efici\u00eancia do acoplamento 70-80%, o alinhamento do chip laser com a fibra deve ser est\u00e1vel dentro de \u00b10,1 \u03bcm numa vasta gama de temperaturas.<\/p>\n\n\n\n A sa\u00edda bruta de um Laser de 980nm<\/a> d\u00edodo<\/strong> O chip \u00e9 altamente divergente. Para colmatar a lacuna entre o chip e a fibra, \u00e9 utilizado um sistema de duas lentes ou um sistema asf\u00e9rico especializado:<\/p>\n\n\n\n Em sectores de alto risco como as telecomunica\u00e7\u00f5es submarinas ou os lasers cir\u00fargicos, o \u201cPre\u00e7o por Watt\u201d \u00e9 irrelevante quando comparado com a \u201cProbabilidade de Falha\u201d. A fiabilidade \u00e9 constru\u00edda atrav\u00e9s da ades\u00e3o rigorosa a normas como a Telcordia GR-468-CORE.<\/p>\n\n\n\n O principal modo de falha dos d\u00edodos de 980 nm de alta pot\u00eancia \u00e9 o COMD. Na faceta de sa\u00edda (espelho), a elevada densidade de fot\u00f5es pode provocar um aquecimento localizado. Este aquecimento reduz o bandgap, levando a uma maior absor\u00e7\u00e3o, o que leva a um maior aquecimento - um processo de fuga t\u00e9rmica que derrete a faceta cristalina em nanossegundos.<\/p>\n\n\n\nF\u00edsica de semicondutores: O projeto do po\u00e7o qu\u00e2ntico de InGaAs<\/h2>\n\n\n\n
Compensa\u00e7\u00e3o de deforma\u00e7\u00e3o e confinamento do portador<\/h3>\n\n\n\n
O desafio da opera\u00e7\u00e3o \u201cKink-Free<\/h2>\n\n\n\n
Queimadura de buracos espaciais (SHB) e estabilidade de modo<\/h3>\n\n\n\n
Engenharia de acoplamento \u00f3tico: Precis\u00e3o Sub-Micr\u00f3nica<\/h2>\n\n\n\n
O papel da \u00f3tica asf\u00e9rica e cil\u00edndrica<\/h3>\n\n\n\n
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Fiabilidade e controlo de qualidade: Para al\u00e9m da ficha de dados<\/h2>\n\n\n\n
Preven\u00e7\u00e3o de danos catastr\u00f3ficos em espelhos \u00f3pticos (COMD)<\/h3>\n\n\n\n