MARC

 008240221s2023        ulk                      00        kor
■001000016935818
■00520240214102023
■006m          o    d                
■007cr#unu||||||||
■020    ▼a9798380596442
■035    ▼a(MiAaPQ)AAI30788395
■035    ▼a(MiAaPQ)OhioLINKosu1689920874057965
■040    ▼aMiAaPQ▼cMiAaPQ
■0820  ▼a620.5
■1001  ▼aArefn,  Riazul.
■24510▼aDevelopment  of  Thermally-Stable  and  Reflection-Insensitive  Quantum  Dot  Lasers  for  LiDAR▼h[electronic  resource]
■260    ▼a[S.l.]▼bThe  Ohio  State  University.  ▼c2023
■260  1▼aAnn  Arbor▼bProQuest  Dissertations  &  Theses▼c2023
■300    ▼a1  online  resource(176  p.)
■500    ▼aSource:  Dissertations  Abstracts  International,  Volume:  85-04,  Section:  B.
■500    ▼aAdvisor:  Arafn,  Shamsul.
■5021  ▼aThesis  (Ph.D.)--The  Ohio  State  University,  2023.
■506    ▼aThis  item  must  not  be  sold  to  any  third  party  vendors.
■520    ▼aThe  objective  of  this  thesis  is  to  create  highly  efective  light  emitters  for  LiDAR  technology  by  utilizing  gain  materials  that  are  based  on  semiconductor  quantum  dots  (QDs).  The  primary  component  of  LiDAR  technology  is  the  light  source,  which  is  typically  a  laser.  In  order  to  function  efectively  under  various  conditions  and  with  optimal  efciency,  the  laser  must  meet  specifc  criteria:  it  should  be  safe  for  the  eyes,  provide  high  output  power,  exhibit  thermal  stability,  and  be  insensitive  to  back-refections.  QD  materials  possess  advantageous  properties  such  as  three-dimensional  carrier  confnement  and  atom-like  gain,  resulting  in  discrete  density  of  states.  These  properties  contribute  to  an  ultralow  linewidth  enhancement  factor  'α',  leading  to  improved  thermal  stability,  reduced  sensitivity  to  back-refection,  narrow  spectral  linewidth,  and  low-chirp  characteristics  under  modulation.This  study  focuses  on  the  development  of  a  light  source  using  diode  lasers  for  two  specifc  LiDAR  wavelengths:  905  nm  and  1.55  µm.  The  choice  of  these  wavelengths  is  based  on  their  respective  advantages.  The  905  nm  wavelength  has  the  lowest  absorption  in  the  atmosphere,  making  it  an  excellent  option  for  topographic  LiDARs  used  in  navigation  and  environmental  sensing.  On  the  other  hand,  the  1.55  µm  wavelength  is  considered  eye-safe  because  it  is  blocked  by  retinal  water  and  protects  the  cornea  from  potential  damage.  The  905  nm  emitting  QDs  are  based  on  the  GaAs  material  platform,  while  the  1.55  µm  wavelength  utilizes  InP-based  materials.  The  work  conducted  in  this  thesis  starts  with  material  design  and  progresses  to  optimizing  growth  conditions  to  achieve  high-density  and  uniform  QD  ensembles.  Subsequently,  these  QDs  are  implemented  into  the  epitaxial  structure  of  diode  lasers,  which  are  then  fabricated  and  characterized  to  ensure  thermal  stability  and  insensitivity  to  back-refection.The  wavelength  regime  commonly  referred  to  as  the  'Telecom  band'  centered  at  1.55  µm  has  well-established  growth  technology  for  QDs,  exhibiting  a  remarkably  low  full-width  at  half  maximum  (FWHM)  of  17  meV,  which  indicates  a  high  level  of  uniformity.  This  research  presents  the  development  of  QD  laser  diodes  that  achieves  a  moderately  high  output  power  exceeding  100  mW,  demonstrating  excellent  thermal  stability  with  wavelength  coefcient  of  less  than  0.4  nm/K  in  the  temperature  range  of  0-80°C.  Furthermore,  the  laser  exhibits  a  high  characteristic  temperature  (T0)  of  100  K.  A  comprehensive  comparison  is  conducted  between  the  QD-based  materials  and  similar  materials  based  on  quantum  wells  (QWs)  in  terms  of  their  optoelectronic  properties.  The  design  and  fabrication  processes  are  optimized  to  produce  diode  lasers  that  operate  in  true  single  mode,  making  them  suitable  for  practical  applications.The  wavelength  of  905  nm  is  not  widely  explored  in  the  QD  research  community.  In  this  study,  we  investigated  the  growth  of  QDs  on  a  novel  InAlGaAs-based  quaternary  material  system.  Various  growth  conditions  were  employed  to  manipulate  the  morphology  and  composition  of  the  QDs.  Our  research  reveals  a  wide  tuning  range  of  700  nm  to  1.1  µm  for  the  growth  window  of  these  QDs.  The  impact  of  ex-situ  thermal  annealing  was  extensively  examined,  and  it  was  discovered  that  the  material  quality  signifcantly  improved  with  the  application  of  annealing.  Subsequently,  the  optimized  materials  were  incorporated  into  the  active  region  of  diode  lasers,  and  diagnostic  lasers  were  fabricated  and  tested.  The  results  from  these  experiments  were  used  to  further  optimize  and  fne-tune  the  growth  conditions  of  the  materials  to  achieve  the  desired  emission  wavelength  and  superior  optoelectronic  performance.  Additionally,  new  strategies  were  developed  to  create  single-mode  lasers.  This  work  establishes  a  fundamental  basis  for  selecting  laser  materials  suitable  for  LiDAR  technology  applications.
■590    ▼aSchool  code:  0168.
■650  4▼aNanotechnology.
■650  4▼aNanoscience.
■650  4▼aEngineering.
■650  4▼aElectrical  engineering.
■653    ▼aQuantum  dots
■653    ▼aDiode  lasers
■653    ▼aEpitaxy
■653    ▼aCharacteristic  temperature
■653    ▼aThreshold  current
■653    ▼aRapid  thermal  annealing
■690    ▼a0652
■690    ▼a0565
■690    ▼a0544
■690    ▼a0537
■71020▼aThe  Ohio  State  University▼bElectrical  and  Computer  Engineering.
■7730  ▼tDissertations  Abstracts  International▼g85-04B.
■773    ▼tDissertation  Abstract  International
■790    ▼a0168
■791    ▼aPh.D.
■792    ▼a2023
■793    ▼aEnglish
■85640▼uhttp://www.riss.kr/pdu/ddodLink.do?id=T16935818▼nKERIS▼z이  자료의  원문은  한국교육학술정보원에서  제공합니다.
■980    ▼a202402▼f2024

미리보기

내보내기

chatGPT토론

Ai 추천 관련 도서