Photonische Kristallflächenemissionslaser (PCSEL) können den Randbandresonanzeffekt nutzen, um kohärente Oszillationen über große Flächen zu realisieren. Es handelt sich um einen neuen Typ von Halbleiterlasern, der eine hochhelle Einzelmodenabstrahlung ermöglicht. Daher bieten PCSEL vielversprechende Anwendungen in Bereichen wie Laser-Radar und 3D-Sensorik. In dieser Arbeit wird ein PCSEL mit einer quadratischen Einheitsgitterstruktur mit asymmetrischen konischen Luftlöchern entworfen, wobei durch Erhöhung des photonischen Kristallduty-Cycles die Schwellwertdifferenz zwischen der Grundmode und den höheren Moden erhöht wird, um eine hochleistungsfähige Einzelmodenausgabe auf großer Modenfläche zu erreichen. Experimente zeigen, dass der entwickelte 940-nm-PCSEL unter 10-μs-Pulspumpbetrieb eine Ausgangsleistung von 5,1 W und eine Steigungseffizienz von 0,43 W/A erzielt. Das Fernfeldstrahlbild zeigt eine einstufige Verteilung mit einem Divergenzwinkel von 1° sowie eine lineare Polarisation mit 80 % Polarisation; unter 5-ns-Pulspumpbedingungen erreicht die Ausgangsleistung sogar 35 W. Die Entwicklung dieses Geräts kann eine gute Lichtquelle für Laserradarsysteme bereitstellen.

Photonische Kristallflächenemissions-Halbleiterlaser; hohe Leistung; asymmetrischer Kegel