184165. lajstromszámú szabadalom • Eljárás inkoherens, ill. koherens infravörös látható vagy ultraibolya lézersugárzás előállítására
! 184 165 A találmány tárgya eljárás inkoherens, illetve koherens, infravörös,. látható vagy ultraibonya lézersugárzás előállítására. A találmány szerinti lézer minden olyan területen alkalmazható, ahol kis teljesítményű hangolható lézer alkalmazására van szükség, de előnyösen alkalmazható integrált optikai rendszerek fényforrásélemeként is. Mint ismeretes, a lézerek aktív anyaguk szerint lényegében az alábbi négy csoportba sorolhatók: — gázlézerek, — folyadéklézerek, — szabadelektron lézerek, — szilárdtest lézerek. A találmány szerinti lézer a szilárdtest lézerek csoportjába tartozik, melyek a következőképpen csoportosíthatók: 1. a lézer működés szennyező ionok nívóinak segítségével, 2. színcentrumok segítségével, 3. elektron-lyuk párok rekombinációja alapján, továbbá 4. kollektív geijesztések közvetítésével jön létre. A találmány szerinti lézer ez utóbbiak csoportjába tartozik, a kollektív gerjesztések felületi plazmonok. Az ismert, kollektív gerjesztések közvetítésével működő lézerek általában az infravörös vagy a látható spektrum piros tartományában működnek, tehát nem képesek a kék, illetve az ultraibolya spektrum tartományba eső sugárzás kibocsátására. A találmány célja olyan eljárás és lézer fényforrás kialakítása, amely alkalmas inkoherens, illetve koherens infravörös látható, vagy az ultraibolya spektrumtartományba eső fény előállítására. A találmány alapja az a felismerés, hogy tunneídiódákban külső feszültség hatására felületi plazmonok gerjeszthetők, amelyek részben fénnyé konvertálhatók. Visszacsatolás nélkül inkoherens fényforráshoz (fotodióda) jutunk, amely a felületi plazmonok energiája által meghatározott frekvenciákon sugároz. A lézerműködéshez visszacsatolás szükséges, vagy a dióda felületén kialakított megfelelő geometriájű és periodicitásű bordázat, vágj' a dióda fölé kis távolságra helyezett egynél nagyobb törésmutatójú, előnyösen <p - 90°-os szögű prizma, melyekkel csillapított teljes visszaverődés biztosítható. A találmány tárgya eljárás inkoherens, illetve koherens infravörös látható vagy ultraibolya lézersugárzás előállítására. A találmány lényege abban van, hogy az önmagában ismert tunnel-diódában külső feszültség hatására gerjesztett felületi plazmonok közvetítésével hozzuk létre a sugárzást. A hordozóra (pl. üveglemezre) vákuumgőzöléssel vezetőréteget — pí. alumíniumot — alakítunk ki, majd az így kialakított vezetőrétegre vékony — előnyösen kb. 30 Â vastagságú — szigetelő réteget — pl. alumíniumoxidot — viszünk fel. Ezután a szigetelő oxidrétegre ugyancsak vákuurngőzöléssel a kívánt sugárzás spektrumának megfelelően újabb vezetőréteget viszünk fel. Ez az újabb vezetőráteg lehet pl. ezüst, arany vagy vörösréz. Az így kialakított tunnei-diódát a vákuumtérből kivéve a dióda áramával pumpáljuk és ennek segítségével hozzuk létre a lézersugárzást. A találmány szerinti lézert részletesebben rajz alapján ismertetjük. A rajzon az 1. ábra a találmány szerinti lézer egy példaként! geometriája; a 2. ábra a találmány szerinti több lézer példakénti geometriája; a 3. ábra a találmány szerinti lézer egy további példaként! geometriai elrendezését mutatja prizmás visszacsatolás esetén; a 4. ábra a találmány szerb ti lézer példakénti geometriai elrendezését mutatja elosztott visszacsatolás (holografikus rács) esetén. Az 1. ábra a találmány szerinti lézer egy példakénti geometriáját szemlélteti, ahol az 1 hordozó, amely lehet például üveglemez, vagy bármilyen más szigetelőanyag, amire vákuurngőzöléssel fémréteg párolható. Amint az ábrán látható, a hordozóra vákuumgőzöléssel pl. egy piskóta alakú hosszirányú 2 vezetőréteget viszünk fel, amely iehet pl. alumínium. A 2 vezetőréteg felületét legalább részben oxidáljuk. Az oxidált réteg vastagsága előnyösen 30 À. Ez a szigetelő 3 oxidréteg biztosítja a szigetelést a hosszirányú 2 vezetőréteg és a későbbiekben ugyancsak vákuumgőzöléssel felvitt újabb 4 vezetőréteg között. Ezen újabb merőleges irányú 4 vezetőréteg felületen történik a lézersugárzás generálása, amelynek frekvenciája a 4 vezetőréteg anyagától függ. A 4 vezetőréteg lehet réz, arany, ezüst, alumbium stb. A 2. ábra a találmány szerinti lézer olyan kialakítását szemlélteti, amelynél az 1 hordozón egy közös hosszirányú 2 vezetőréteg van kialakítva és ezen közös vezetőréteg felületét az előbbiek szerint oxidáljuk, vagyis azon előnyösen 30 Â vastagságú szigetelő 3 oxidréteget alakítunk ki. Majd ezen 2 szigetelőrétegre több újabb merőleges irányú 4 vezetőréteget viszünk fel és ilyen formán egymás mellett egy közös hordozóra és egy közös 2 vezetőrétegen több egymás mellett elhelyezett lézert alakítunk ki, melyeknek működése egymástól független, így azok egymástól függetlenül vezérelhetők. A 3. ábra a találmány szerinti lézer egy további példakénti geometriai elrendezését mutatja keresztmetszetben, ahol az 1 hordozóra 2 vezetőréteget alakítunk ki vákuumgőzöléssel, amely lehet pl. aluminium. Ezen 2 vezetőréteg felületét oxidáljuk és így szigetelő 3 oxidréteget alakítunk ki, amelynek vastagsága előnyösen 30 Â. Mijd ezen 3 oxidrétegre ugyancsak vákuumgőzöléssel a kívánt sugárzás spektrumának megfelelően újabb 4 vezetőréteget viszünk fel. Tehát az 1 hordozó a hosszirányú 2 vezetőréteg, a 3 oxidréteg és az újabb merőleges irányú 4 vezetőréteg együtt az ismert tunnei-diódát valósítja meg. Ha ezt a találmány szerint árammal pumpáljuk, vagyis az első 2 vezetőréteg és a második 4 vezetőréteg közé egy feszültségforrást kapcsolunk, melynek feszültsége előnyösen néhány volt és a tunnei-diódát kiegészítjük egy megfelelően választott szögű 6 üvegprizmával, amely a diódák felett kis távolságra helyezkedik el. A 6 üvegprizma a tunnel-dióda síkjával nem párhuzamos lapjaira két tükröt gőzölünk, melyek (célszerűen többrétegű dielektrikum tükrök), az egyik záró 7, a másik nyitó 8 tükör. A két tükör és a 6 üvegprizma a lézerrezonátort határozzák meg és a visszacsatolást biztosítják, melynek következtében a íézermökődás feliép. A 4. ábra a találmány szerinti lézer példakénti geometriai elrendezését mutatja keresztmetszetben, ahol az 1 hordozó felületén ismert eljárásokkal előzetesen a periódusú bordázatot (holografikus rácsot) alakítunk ki, majd erre készítjük vákuurngőzöléssel az első 2 vezető2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 2
