,進度上並不比國外慢。
早在60年美國研發成功第一臺紅寶石鐳射器,國內在第二年就同樣製作出了紅寶石鐳射器,可以說基本與國外同步。
然而此後國內一直致力於鐳射在精密測距、鐳射切割焊接、高能鐳射等重大國防科學領域的研發。而且由於國內半導體工藝的相對落後,在鐳射器的微縮化發展中,落後於國外,到目前仍無成熟的小型半導體鐳射器問世。
鐳射的原理事實上並不複雜。
鐳射其實也是一種光,只是它是一種指向性強、相位一致的單色光源。
它的產生,利用的是原在受到外來能量注入之後,破壞了原核與電之間的能量層穩定,電被從原軌道彈向更高能量軌道。外來注入的能量此時會以光和熱的形式釋放出來,當釋放完畢,電即返回原軌道繼續繞著原核運轉。
這個時間很短暫,只有十億分之幾秒。
在電彈向高能量軌道時,一旦有光撞擊原,本來即將釋放的外來能量便會被轉化為一個光,且與撞擊它的光一模一樣。
也就是說,當一個光撞擊一個受激發狀態的原時,會由一個光變成兩個光,從而出現光束的增強。
人們就是利用這一受激發射的原理,在一個光學腔諧振內,用電激勵的方式產生輻射源,強行將原激發。然後從一端發射出一道光源,光穿透激發狀態的原,光、高能態原碰撞,就產生出更多的光。增值的光到達光學諧振腔另一端,又被反射鏡反射回來,再次撞擊高能態原,之後又在發射端再次被反射。
一次次反射,光束能量越來越強,且光的特質都一模一樣。發射端的發射鏡,反射能力要略弱於光源端,這樣當光能超出了反射鏡的約束極限時,一道鐳射束就從發射端射出,形成一道顏色純正、筆直的光源。
可見鐳射器的反響速度是與受激原層密度緊密相關。
郭逸銘沒研究過音訊訊號的演算法,沒研究過影片訊號的演算法,但他作為一個材料專家,對於鐳射二極體的製備工藝卻是瞭如指掌。
此時的鐳射二極體採用同質結工藝製造,體型大,直徑達到9毫米,光源波長寬,足有一微米。由於受激反轉的原數量少因而反響時間慢,為了增大啟用效果因而持續輸出能量鐳射器功耗大,發熱量大。
從飛利浦、索尼的光頭來看,完全是出自同一本源,又大又笨。
他一來就制定了採用分束外延生長課題、金屬有機物化學汽相沉積,研發基於80年代中後期工藝水平的量阱鐳射二極體。
量阱技術由於透過勢阱形成了量限制能量帶,迫使電高度集中,從而具有了極高的效率。在波長不變的情況下,功率都遠大於傳統半導體鐳射器,而功耗卻大大降低。更重要的是製作工藝簡單,成本低廉。
這種工藝其實並不複雜,貝爾實驗室在60年代末期就提出了相關理論,國際上也在進行相關研究。
但具體各層應該採用什麼材料、各材料的比例和處理工藝技術,卻一直沒有成熟的工藝流程,因此始終無法得到可以大規模製備的產品。透過大量的實驗,每一次都能進步一點、總結一點規律,但距離實用還差得很遠。
郭逸銘一來就提了個大方向,然後在實驗過程中,不斷隱蔽地抽掉那些被證明是錯誤的、無用的實驗方案,將實驗密度緊緊契合在最佳區間之內。雖然量阱鐳射器的研發開展了半年多不到一年,可取得的成績已經超出了國際上的水平。
他打算再慢慢調整,用半年到9個月時間,實現第一個大致可用的量阱半導體鐳射器的工藝定型,先推出產品。接下來就交給實驗室慢慢完善,還可以不斷推出改進品。
郭逸銘在實驗室待了很久,和他們一起討論如何進行下一步的研究,然後根據對