Photonische Kristalloberflächenstrahllaser (PCSEL) können den Bandkantenresonanzeffekt nutzen, um kohärente Oszillationen über eine große Fläche zu erzielen. Es handelt sich um eine neue Art von Halbleiterlasern, die eine hochhellige Einmodus-Emission realisieren können. Dies macht PCSEL in Bereichen wie Lidar und 3D-Sensorik vielversprechend. In dieser Arbeit wird ein PCSEL mit einer quadratischen Einheitsgitterstruktur aus asymmetrischen konischen Luftlöchern entworfen. Durch Erhöhung des photonischen Kristallfüllfaktors wird der Unterschied der Schwellenwerte zwischen dem Grundmodus und höheren Ordnungen vergrößert, um eine hochleistungsfähige Einmodenausgabe mit großer Modenfläche zu erreichen. Experimente zeigen, dass der entwickelte 940-nm-PCSEL bei 10-μs-Pulspumpung eine Ausgangsleistung von 5,1 W und eine Steigungseffizienz von 0,43 W/A erreicht. Das Fernfeld zeigt eine einschlitzige Verteilung mit einem Abstrahlwinkel von 1° und weist eine lineare Polarisation mit 80 % Polarisation auf; unter 5-ns-Pulsbedingungen erreicht die Ausgangsleistung sogar 35 W. Die Entwicklung dieses Geräts kann eine gute Lichtquelle für Lidar-Systeme bereitstellen.

Photonik-Kristall-Oberflächenstrahllaser; Hochleistung; asymmetrischer Kegel