Hohe durchschnittliche Ausgangsleistung eines rückseitig gekühlten 2-µm-InGaSb-VECSEL mit vollständiger Verstärkungscharakteristik

Abstrakt

Wir vergleichen die Verstärkung und die Eigenschaften des Dauerstrichlasers zweier InGaSb-basierter vertikaler Oberflächenemitterlaser (InGaSb VECSEL) mit unterschiedlichen Wärmemanagementansätzen bei einer zentralen Wellenlänge von ca. 2 μm. Bisher waren intrakavitäre Wärmeverteiler für eine gute mittlere Ausgangsleistung erforderlich, was jedoch mit zahlreichen Nachteilen verbunden ist, insbesondere bei passiver Modenkopplung. Hier demonstrieren wir eine rekordhohe mittlere Ausgangsleistung von 810 mW ohne intrakavitären Wärmeverteiler mithilfe eines rückseitig gekühlten, nicht-resonanten VECSEL-Chips, der für Modenkopplung optimiert ist. Zusätzlich stellen wir eine optische Charakterisierung für einen Wellenlängenbereich von 1,9 bis 3 μm vor und demonstrieren diese, um die wellenlängenabhängige Verstärkungssättigung und die spektrale Verstärkung präzise zu messen. Die Verstärkungseigenschaften werden in Abhängigkeit von Wellenlänge, Fluenz, Pumpleistung und Temperatur gemessen. Es werden eine Kleinsignalverstärkung von über 5 %, niedrige Sättigungsfluenzen und breite Verstärkungsbandbreiten von über 90 nm demonstriert. Im Vergleich zu einem kommerziellen VECSEL-Chip mit intrakavitärem Wärmeverteiler haben wir eine ähnliche durchschnittliche Ausgangsleistung erzielt, obwohl unser VECSEL-Chip auf Antiresonanz ausgelegt ist.