Semiconductor Lasers: cihaz növləri, əməliyyat prinsipi, istifadə

Semiconductor lazer təkan emissiya ilə optik amplification sahəsində pulsuz pulsuz daşıyıcılarının yüksək konsentrasiyası kvant enerji səviyyələri arasında keçid yerləşdirilmişdir çıxdığı əsasında yarımkeçirici fəal orta kvant generatorları var.

Semiconductor lazer: Əməliyyat prinsipi

Adətən, elektronların əksəriyyəti valent səviyyəsində yerləşir. enerji band boşluğu, bir yarımkeçirici-dən çox yanaşma foton enerji zamanı elektron oyanıqlıq halına gəlmək və onun aşağı kənarında ağırlıq, bir pulsuz zonasına daxil hərəkət qadağan zona qırılma. Eyni zamanda, bir çuxur onun yuxarı sərhədinə yüksələn valence səviyyədə formalaşır. pulsuz zonasında elektron fotonların şəklində cırılması zonasının enerji bərabər enerji, radiasiya, deşik ilə recombine. Rekombinasiya kifayət qədər enerji səviyyəsi ilə fotonların ilə gücləndirilə bilər. Rəqəmsal təsviri Fermi paylama funksiyası uyğundur.

cihaz

yarımkeçirici lazer cihaz var lazer diode keçirici yarımkeçirici P-, n-növü ilə əlaqə point - sahəsi p-n-keçid enerji elektron və deşiklərin vurulub. Bundan başqa, şüa zonaları ərzində keçid əsaslanır yüngül və kvant şəlalə lazer, bu fotonların udma ilə formalaşır olan optik enerji daxil olan yarımkeçirici lazer var.

struktur

aşağıdakı kimi Tipik birləşmələri, yarımkeçirici lazer və digər elektron cihazlar istifadə:

• qallium arsenide;
• qallium phosphide;
• qallium nitride;
• indium phosphide;
• indium qallium arsenide;
• qallium alüminium arsenide;
• qallium-indium-qallium nitride;
• phosphide, qallium-indium.

dalğa

Bu birləşmələr - birbaşa boşluğu yarımkeçiricilər. Indirect- (silisium) kifayət güc və səmərəliliyi ilə işıq buraxmaq deyil. of dalğa radiasiya diode lazer xüsusi mürəkkəb band boşluğu yaxınlaşır foton enerji enerji asılıdır. 3- və 4-komponent yarımkeçirici birləşmələr enerji band boşluğu geniş üzərində davamlı müxtəlif ola bilər. AlGaAs At = Al alüminium content (x artım) enerji band boşluğu artım təsiri var artırılması, məsələn, kimi Ga _{1-x x.}

Ən ümumi yarımkeçirici lazerlər spektrinin yaxın infraqırmızı hissəsində fəaliyyət, bəzi qırmızı (qallium indium phosphide), mavi və ya bənövşəyi (qallium nitride) rəng buraxmaq. Orta infraqırmızı yarımkeçirici lazer (qurğuşun selen) və kvant şəlalə lazer.

üzvi yarımkeçiricilər

Yuxarıda qeyri-üzvi birləşmələri istifadə və üzvi edilə bilər başqa. Müvafiq texnologiya inkişaf davam edir, lakin onun inkişaf xeyli lazer istehsal xərcləri azaltmaq üçün vəd edir. Bu günə qədər yalnız optik enerji giriş və yüksək-performance elektrik nasos hələ əldə olunmayıb ilə üzvi lazer hazırlanmışdır.

növ

müxtəlif parametrləri və tətbiqi dəyəri yarımkeçirici lazer bir plüralizmi ilə.

Kiçik lazer diodları güc silsilələri bir neçə yüz beş yüz milliwatts yüksək keyfiyyətli mexaniki radiasiya şüaları istehsal. lazer diode chip kiçik bir məkanda məhdud radiasiya, çünki dalğa kimi xidmət edən bir nazik düzbucaqlı boşqab edir. Crystal böyük bir ərazidə bir pn-keçid yaratmaq üçün hər iki tərəf ilə aşqarlanmış. Perot interferometer - cilalanmış bitir bir Fabry bir optik resonator yaradır. boşluğunun keçən Photon rekombinasiya radiasiya artacaq səbəb, və nəsil başlayacaq. Onlar lazer pointer, CD və DVD-oyunçuların, o cümlədən fiber optik istifadə olunur.

Aşağı güc lazer və hadisələr sinxronizasiya edə bilər qısa paxlalı yaradan üçün xarici boşluğunun ilə bərk lazer.

mənfəət orta daha lazer resonator tərkibində rol oynayan bir lazer diode ibarət xarici boşluğu ilə yarımkeçirici lazerlər. dəyişən dalğa bilən və dar emissiya qrup var.

Injection lazer neçə Watts aşağı keyfiyyətli şüa enerji yarada, geniş band radiasiya yarımkeçirici rayon var. Bu ikiqat heterokeçid təşkil P-, n-qat arasında atılmasını nazik fəal qat ibarətdir. lateral istiqamətdə işıq həbs mexanizmi yüksək şüa elliptiklik və yolverilməz yüksək ərəfəsində axınları ilə nəticələnən, itkin var.

vat onlarla babat keyfiyyəti hakimiyyəti şüa istehsal qadir diodlar, genişzolaqlı, bir sıra ibarət güclü diode Diziler.

diodlarının güclü iki ölçülü Diziler vat yüz minlərlə bir güc yarada.

Surface yayan lazer (VCSEL) nömrəli dik bir neçə milliwatts yüngül output şüa keyfiyyəti emitting. resonator güzgü radiasiya yerüstü Dynes qat şəklində ¼ müxtəlif ilə dalğa tətbiq olunur kırılma indeksləri. bir chip kütləvi istehsal imkanı açır bir neçə yüz lazer, edilə bilər.

C VECSEL optik enerji giriş və bir rejimi qapanma neçə vat keyfiyyətli hakimiyyəti şüa yaradan bilən xarici resonator lazer.

(Interband fərqli olaraq) lentlər ərzində keçid əsasında iş yarımkeçirici lazer kvant şəlalə növü. Bu cihazlar bəzən terahertz intervalında, infraqırmızı spektrdə orta bölgəsində buraxmaq. Onlar qaz analizatorları kimi, məsələn, istifadə olunur.

Semiconductor lazer: Ərizə və əsas aspektləri

yüksək elektrik mülayim gərginliklər nəql ilə yüksək enerji diode lazer enerji təmin yüksək effektiv vasitə kimi istifadə olunur bərk dövlət lazer.

Semiconductor lazer spektrin görünən, yaxın infraqırmızı və orta infraqırmızı hissəsi daxildir tezliklərin geniş fəaliyyət göstərə bilərlər. Yaradılma cihazlar da izducheniya tezliyi dəyişdirmək üçün.

Laser diodlar tez keçid və fiber optik rabitə xətləri ötürücülər istifadə olunur optik güc modulate bilər.

Bu xüsusiyyətləri yarımkeçirici lazerlər texnoloji maser ən əhəmiyyətli növü var etdik. Onlar istifadə olunur:

• telemetrik sensorlar, Pirometreler, optik altimeter, rangefinders, görməli yerləri, Holography;
• fiber optik ötürülməsi sistemləri və məlumat saxlama, ardıcıl rabitə sistemləri;
• lazer printerləri, video proyektorlar, göstəricilər, bar kodu skaner, image skaner, CD-pleyerlər (DVD, CD, Blu-Ray);
• təhlükəsizlik sistemləri, kvant Kriptoqrafiya, avtomatlaşdırma, göstəriciləri;
• optik Metrologiya və spektroskopiya ilə;
• cərrahiyyə, stomatologiya, kosmetologiya, terapiya;
• su təmizləyici, material rəftar, bərk dövlət lazer nasos, sənaye çeşidlənməsi kimyəvi reaksiyalar, sənaye maşın, alovlanma sistemlər, hava müdafiə sistemlərinin nəzarət.

pulse çıxış

Ən yarımkeçirici lazer davamlı şüa yaradır. Due keçirilməsi səviyyədə elektron qısa yaşayış zaman onlar Q-keçid paxlalı yaradan üçün çox uyğun deyil, lakin əməliyyat kvazi-davamlı rejimi xeyli kvant generator güc artıra bilər. Bundan əlavə, yarımkeçirici lazerlər ultrashort pulse rejimi-kilidli və ya mənfəət kommutasiya nəsil üçün istifadə edilə bilər. Orta güc qısa paxlalı, adətən çıxış wattage GHz onlarla bir tezlik ilə picosecond paxlalı qiymətləndirilir VECSEL-optik vurulub lazer, başqa bir neçə milliwatts məhdud.

Modulyasiya və sabitləşmə

yarımkeçirici lazer keçirilməsi band qısa yaşayış elektron üstünlüyü 10 GHs artıq VCSEL-lazer var yüksək tezlikli modulate imkanı var. Bu optik məlumatların ötürülməsi, spektroskopiya, lazer sabitləşmə istifadə edilmişdir.