Lasery półprzewodnikowe urządzenia: rodzaje, zasada działania, zastosowaniu

lasery półprzewodnikowe są generatory kwantowe aktywny półprzewodnik oparty średniej, przy czym wzmocnienie optyczną emisji wymuszonej jest utworzona przy przejściu pomiędzy poziomów energii kwantowej przy wysokim stężeniu wolnych nośników ładunku w tej dziedzinie.

Laser półprzewodnikowy: zasada działania

Zwykle większość elektronów znajduje się na poziomie wartościowości. Podczas zbliżania energii fotonów przekraczającej pasmo wzbronione energii, półprzewodnik elektronów wchodzą w stanie wzbudzenia, a zerwania bramkowego, przesuwając się w wolnym obszarze koncentrować na jego dolnej krawędzi. Jednocześnie otwór utworzony na poziomie wartościowości, dochodząc do górnego obrzeża. Elektrony w wolnej strefie rekombinacji z otworami promieniujący energię równą energii w strefie przerwania, w postaci fotonów. Rekombinacja może być zwiększona przez fotony o odpowiednim poziomie energii. Numeryczny opis odpowiada funkcji rozkładu Fermiego.

urządzenie

Urządzenie jest laser półprzewodnikowy laser diodowy pompowana elektrony i dziury w obszarze p-n-przejścia – punkt styku z przewodzącą p- półprzewodników i typu n. Ponadto, są lasery półprzewodnikowe optyczno nakładu energii, w którym belka jest utworzona przez absorpcji fotonów światła i kwantowych laserów kaskadowych, które oparte są na przemian w obrębie strefy.

struktura

Typowe związki stosowane w laserów półprzewodnikowych i innych urządzeń optoelektronicznych, a mianowicie:

• arsenku galu;
• fosforek galu;
• azotku galu;
• fosforek indu;
• arsenek galu, indu;
• arsenek galu aluminium;
• azotku galu, indu i galu;
• fosforek galu-indu.

długość fali

Te związki – półprzewodniki bezpośrednim szczeliny. Indirect- (Si) nie emitują światło o wystarczającej mocy i wydajności. Długość fali promieniowania z lasera diodowego zależy od energii fotonów w energię zbliża pasmo wzbronione danego związku. Szczelina 3 i 4, element zespół związki półprzewodnikowe energii może być stale zmieniana w szerokim zakresie. Na AlGaAs = Al _x Ga _1-X, jak, na przykład, zwiększając zawartość glinu (wzrost X) powoduje zwiększenie szczeliny zespołu energetycznego.

Chociaż najbardziej powszechne półprzewodnikowe lasery pracują w bliskiej podczerwonej części widma, niektóre emituje czerwone (fosforku galu, indu), niebieski lub fioletowy (azotku galu) kolorów. Średnia półprzewodnikowy laser podczerwieni (lead Selenku) i kwantowy laser kaskadowy.

półprzewodniki organiczne

Poza tym powyższe związki nieorganiczne mogą być stosowane i organicznych. Odpowiednia technologia jest nadal w fazie rozwoju, ale jego rozwój obiecuje znacznie obniżyć koszty produkcji laserów. Do tej pory opracowano tylko lasery organicznych z nie został jeszcze osiągnięty optyczny pobór energii i wysokiej wydajności pompa elektryczna.

gatunek

Przez szereg laserów półprzewodnikowych o różnych parametrów i wartości programu.

Małe diody laserowe wytwarzają wiązkę promieniowania o wysokiej jakości mechanicznej, którego moc waha się od kilkuset do pięciuset miliwatów. układ dioda laserowa jest cienką płytą prostokątną, która służy jako falowód, ponieważ promieniowanie ograniczone do małej przestrzeni. Kryształ domieszkowany obu stronach stworzyć pn przejściowy o dużej powierzchni. Polerowane końce tworzą rezonator optyczny o Fabry – Perot interferometru. Fotonów przechodząc przez jamę powoduje promieniowanie rekombinacji wzrośnie, i rozpoczyna generację. Są one używane w wskaźnik laserowy, CD i odtwarzaczy DVD, jak i światłowodowych.

Low power i lasery stałe lasery z jamy zewnętrznego generowania krótkich impulsów może synchronizować wydarzenia.

lasery półprzewodnikowe z wgłębieniem zewnętrznej składającej się z diody laserowej, która odgrywa rolę w składzie wzmocnienia średnio więcej rezonatora laserowego. Zdolny do zmiany długości fali i mają wąskie pasmo emisji.

Lasery są wtryskowo obszar półprzewodnikowy promieniowania w szerokim paśmie, można wygenerować niską jakość energii wiązki kilku watów. składa się ona z cienkiej warstwy czynnej umieszczonej między P i n warstwie, tworząc podwójną heterozłącze. Mechanizm zamknięcia światła w kierunku poprzecznym, której brakuje, co prowadzi do wysokiej eliptyczności wiązki oraz niedopuszczalnie wysokich prądów progowych.

Mocne tablice diod, składające się z szeregu diod, szerokopasmowych, zdolnych do wytwarzania wiązki miernej jakości mocy kilkudziesięciu watów.

Potężne macierze dwuwymiarowe diod może generować moc setek tysięcy watów.

Powierzchniowo laserów (VCSEL) emitujący światło jakość wiązki wyprowadzane w kilku miliwatów prostopadle do płyty. Na powierzchni promieniowania zwierciadła rezonatora stosuje się w postaci warstw w dyn ź fal o różnych współczynnikach załamania. Na jednym chipie można wykonać kilkaset laserów, co otwiera możliwość masowej produkcji.

C VECSEL lasery optycznego poboru energii oraz rezonator zewnętrzny zdolny do generowania wiązki o dobrej jakości, mocy kilku watów na blokujące.

Laser półprzewodnikowy praca typu kaskada kwantowa opiera się na przemian w obrębie zespołów (w przeciwieństwie do międzypasmowego). Urządzenia te emitują w środkowym obszarze widma w podczerwieni, a czasami w zakresie terahercowego. Są one stosowane, na przykład, jak analizatorów gazowych.

Półprzewodnikowe lasery: aplikacja oraz główne aspekty

Wysokiej mocy laserów diodowych o dużym przewodnictwie elektrycznym w umiarkowanych pompowana napięcia są stosowane jako bardzo skuteczne środki do dostarczania energii stałych laserów.

lasery półprzewodnikowe może pracować w szerokim zakresie częstotliwości, który obejmuje promieniowanie widzialne, bliska podczerwień i środkowy podczerwonej części widma. Utworzony urządzeniom również zmienić izducheniya częstotliwość.

Diody laserowe mogą szybko przełączać i modulować moc optyczną, która jest używana w światłowodowych linii komunikacyjnych nadajników.

Te cechy sprawiły lasery półprzewodnikowe są technologicznie najważniejszym rodzajem maser. Stosowane są one:

• a czujniki telemetrii pirometr optyczny, wysokościomierz, dalmierze, widoki, Holografia;
• z włókien optycznych systemów transmisji i zapisu danych spójnych systemów komunikacyjnych;
• Drukarki laserowe, projektory wideo, wskaźniki, skaner kodów kreskowych, skaner, odtwarzacze CD (DVD, CD, Blu-ray);
• w systemach bezpieczeństwa, kryptografii kwantowej, automatyki, wskaźników;
• metrologii i spektroskopii optycznej;
• w chirurgii, stomatologii, kosmetyka, terapia;
• Oczyszczanie wody, Magazynowanie pompowanie stałych laserów, kontroli reakcji chemicznych zachodzących w przemysłowej sortowania, urządzeń przemysłowych, zapłonowych i systemów obrony.

wyjście impulsowe

Większość laser półprzewodnikowy powoduje ciągłe belki. Ze względu na krótki czas przebywania w poziomie elektronów przewodzenia nie są bardzo nadaje się do generowania impulsów Q-switch, ale quasi-ciągły tryb pracy może znacznie zwiększyć moc generatora kwantowego. Ponadto lasery półprzewodnikowe mogą być stosowane do wytwarzania modów impulsów ultrakrótkich lub przełączania korzyści. Średnia moc krótkie impulsy, zwykle ogranicza się do kilku miliwatów wyjątkiem VECSEL optycznie pompowane laserem, co wyjściowa moc impulsów pomiarowych pikosekund z częstotliwością w dziesiątkach GHz.

Modulacja i stabilizacja

Zaletą krótkiego przebywania w elektrony pasma przewodnictwa laserów półprzewodnikowych ma zdolność do modulowania wysokiej częstotliwości, które mają laserów VCSEL-przekracza 10 GHz. Jest ono stosowane w optycznej transmisji danych, spektroskopii laserowej, stabilizacji.