阿卜杜拉國王科技大學的科學家已經證明了一種改變緊湊型半導體(ti) 激光器使其更適用於(yu) 照明和全息照相的簡單方法。這項研究成果發表在近期的Optica雜誌上。

半導體(ti) 技術允許將激光器的所有元件封裝到微米級器件中，這包括一個(ge) 光學活性的光放大區域，每側(ce) 都有一個(ge) 高反射鏡。

垂直腔表麵發射激光器或VCSEL，是通過在襯底上精確地放置或生長交替的半導體(ti) 層來製造高反射鏡。然後在頂部生長活性材料，隨後生長第二反射鏡。然後可以從(cong) 設備的頂部發射激光。

混沌腔表麵發射激光器陣列的示意圖。這種新型激光陣列結合了混沌腔和表麵發射配置的優(you) 勢，實現了高質量的照明和高速通信。

VCSEL是有利的，因為(wei) 可以在同一基板上同時創建和使用數百個(ge) VCSEL。但光束容易出現斑點狀輪廓，這使得它不適合照明、全息術、投影和顯示器等應用。這些都需要在垂直於(yu) 光束傳(chuan) 播方向的平麵內(nei) 均勻的光。

斑點源於(yu) 腔的高度有序性，這隻允許發射少量的模式或光線軌跡。研究人員Omar Alkhazragi解釋道：“VCSEL利用一個(ge) 有序的腔，隻允許在少數模式下以極高的效率進行光的共振。”。“這些模式下的光子相互幹擾，導致斑點和低照明質量。”

Alkhazragi和KAUST的同事，以及來自中國的同事，已經證明通過改變器件的形狀來打破腔的對稱性，就可以減少VCSEL激光中的斑點。這在生成的光中引入了混沌行為(wei) ，並允許發射更多的模式。

Alkhazragi和團隊研究了具有D形腔的VCSEL，並將其與(yu) 具有標準圓柱形或O形幾何形狀的VCSEL進行了比較。他們(men) 觀察到，D形器件表現出顯著降低的相幹性和相應的60%的光功率增加，這是可實現的最大值。

研究人員將這種改善歸因於(yu) 腔內(nei) 光線的混沌動力學。由於(yu) 光是以相互不相幹的模式發射的，因此散斑的可見性降低。

Alkhazragi說：“機器學習(xi) 可以幫助設計空腔，進一步最大化模式數量，降低相幹性，從(cong) 而將斑點密度降低到低於(yu) 人類感知。”

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