Semiconductor Laser: jinis piranti, asas operasi, nggunakake

Semiconductor laser sing generator kuantum semikonduktor adhedhasar medium aktif, endi nambahi jumlahe optik dening polusi stimulus digawe ing transisi antarane tingkat energi kuantum ing konsentrasi dhuwur saka pelaku usaha daya free ing wilayah.

Semiconductor laser: asas saka operasi

Biasane, mayoritas elektron dumunung ing tingkat valency. Sak energi foton pendekatan ngluwihi longkangan band energi, semikonduktor, elektron teka menyang negara penambah gairah, lan bejat zona pareng, obah menyang zona free, nuju konsentrasi ing sawijining pinggiran ngisor. Bebarengan, bolongan kawangun ing tingkat valence, Rising kanggo wates ndhuwur sawijining. Elektron ing zona free berekombinasi karo bolongan, radiating energi witjaksono kanggo energi saka zona pecah, ing wangun foton. Gabungan ulang bisa meningkat dening foton karo tingkat energi cekap. gambaran Angka cocok kanggo fungsi distribusi Fermi.

piranti

Piranti laser semikonduktor punika diode laser pompa elektron energi lan bolongan ing area p-n-transisi - titik kontak karo p- semikonduktor konduktif lan n-jinis. Salajengipun, ana laser semikonduktor karo input energi optik kang Beam iki kawangun dening penyerapan foton saka laser cascade cahya lan kuantum, kang adhedhasar arepe ing zona.

struktur

senyawa khas digunakake ing laser semikonduktor lan piranti optoelectronic liyane, minangka nderek:

• gallium arsenida;
• gallium phosphide;
• gallium nitride;
• phosphide indium;
• indium gallium arsenida;
• gallium aluminium arsenida;
• gallium-indium-gallium nitride;
• phosphide, gallium-indium.

gelombang

senyawa iki - langsung-longkangan semikonduktor. Indirect- (Silicon) ora emit lampu karo pasukan lan efficiency cekap. Ing gelombang radiasi saka laser diode gumantung ing energi saka energi foton nyedhaki longkangan band saka senyawa tartamtu. The 3- lan 4-komponèn senyawa semikonduktor energi band longkangan uga terus-terusan wanguné liwat sawetara saka sudhut. Ing AlGaAs = Al _x Ga _1-x Minangka, contone, nambah isi aluminium (Tambah ing x) nduweni pengaruh saka Tambah ing longkangan band energi.

Nalika laser semikonduktor paling umum digunakake ing bagean infrared near spektrum, sawetara emit abang (gallium indium phosphide), biru utawa ungu (gallium nitride) werna. Rata-rata infrared laser semikonduktor (timbal selenide) lan laser cascade kuantum.

semikonduktor organik

Kejabi senyawa anorganik ndhuwur bisa dipigunakaké lan Organic. teknologi cocok isih ing pembangunan, nanging sawijining pembangunan janjinipun Ngartekno nyuda biaya produksi laser. Supaya adoh, mung dikembangaké laser Organic karo input energi optik lan dhuwur-kinerja pump elektrik durung tekan.

spesies

Miturut majemuk saka laser semikonduktor karo paramèter beda lan nilai aplikasi.

dioda laser cilik gawé Beam radiation mechanical kualitas kang daya kisaran saka sawetara atus limang atus milliwatts. chip laser diode iki plate persegi lancip, kang serves minangka waveguide a, wiwit radiation winates kanggo papan cilik. Crystal doping karo loro-lorone kanggo nggawe PN-transisi saka sawijining. Ing ends polesan nggawe Resonator optical saka Fabry - interferometer Perot. Foton ngliwati growong kanggo nimbulaké radiation gabungan ulang bakal nambah, lan bakal miwiti generasi. Padha digunakake ing pitunjuk laser, CD- lan DVD-pemain, uga serat optik.

laser kurang daya lan laser ngalangi karo growong external kanggo ngasilaken pulses singkat bisa nyinkronake acara.

laser semikonduktor karo growong external ateges saka diode laser, kang main peran ing komposisi saka gain medium liyane laser-Resonator. Saged ganti gelombang lan duwe band polusi panah.

laser injeksi wilayah semikonduktor saka radiation ing band amba, bisa generate daya Beam mababang Kalidad sawetara Watts. Iku kasusun saka lapisan aktif lancip dibuwang antarane p- lan n-lapisan, mbentuk heterojunction pindho. Mekanisme kurungan cahya ing arah tambahan punika ilang, kang nyebabake ellipticity Beam dhuwur lan sapunika batesan unacceptably dhuwur.

susunan diode kuat, dumadi saka Uploaded dioda, broadband, saged ngasilaken Beam daya kualitas average saka puluhan watt.

susunan rong dimensi kuat dioda bisa generate daya saka atusan ewu Watts.

Lumahing-pemancar laser (VCSEL) pemancar kualitas output Beam cahya ing saperangan milliwatts jejeg piring. Ing lumahing radiation pangilon Resonator wis Applied ing wangun saka lapisan ing dynes ¼ gelombang karo beda indeks bias. Ing chip siji bisa digawe pirang-pirang atus laser, kang mbukak nganti kamungkinan saka produksi massa.

C VECSEL laser input energi optik lan Resonator external saged ngasilaken Beam daya kualitas apik saka sawetara watt ing ngunci mode.

Work laser semikonduktor tipe cascade kuantum adhedhasar arepe ing bands (ing kontras kanggo interband ing). Piranti kasebut emit ing wilayah tengah spektrum, kadang ing sawetara terahertz. Padha digunakake, contone, minangka analyzers gas.

Semiconductor laser: aplikasi lan aspèk utama

-Daya dhuwur diode laser karo Highly listrik pompa ing voltase Moderate digunakake minangka liya Highly efektif nyediakke energi ngalangi laser negara.

Semiconductor laser bisa digunakake ing sawetara gedhe saka jumlah sing klebu katon, near infrared lan tengah part infra abrit saking spektrum. piranti digawe kanggo uga ngganti frekuensi izducheniya.

dioda Laser bisa cepet ngalih lan modulate daya optik sing digunakake ing serat optik garis komunikasi pemancar.

Ciri iki wis digawe laser semikonduktor sing pehak jinis paling wigati saka maser. Padha digunakake:

• a telemetry sensor, pyrometers, altimeter optik, rangefinders, pandelengan, Holografi;
• ing sistem transmisi optik serat lan panyimpenan data, sistem komunikasi manéka warna takson,
• printer laser, proyektor video, penunjuk, kode bar scanner, scanner gambar, CD-pemain (DVD, CD, Blu-Ray);
• ing sistem keamanan, kriptografi kuantum, automation, pratondho;
• ing metrologi optik lan spektroskopi;
• ing surgery, Dentistry, cosmetology, therapy;
• banyu dimurnèkaké, jawab materi, kanggo mompa saka laser padat, kontrol reaksi kimia ing urutan industri, mesin industri, sistem kontak, lan sistem pertahanan udhara.

output pulsa

Paling laser semikonduktor ngasilake Beam dadi. Amarga wektu panggonan singkat elektron ing tingkat konduksi lagi ora cocok banget kanggo ngasilaken pulses Q-pindhah, nanging mode gabungan-fokus operasi bisa Ngartekno nambah daya penggerak kuantum. Kajaba iku, laser semikonduktor bisa dipigunakaké kanggo generasi kang mode-dikunci ultrashort pulsa utawa ngoper gain ing. Rata-rata daya pulses singkat, biasane winates kanggo sawetara milliwatts kajaba laser VECSEL-optically pompa, kang output wattage diukur pulses picosecond karo frekuensi ing puluhan gigahertz.

Modulasi lan stabil

Ing kauntungan saka elektron panggonan cendhak ing band konduksi laser semikonduktor punika kemampuan kanggo modulate frekuensi dhuwur kang duwe VCSEL-laser ngluwihi 10 Kg. Iku wis digunakake ing transmisi data optik, spektroskopi, stabil laser.