Семицондуцтор Ласери: врсте уређаја, принцип рада, коришћење

Полупроводнички ласери су квантни генератори базирана полупроводника ацтиве медијум при чему оптичка амплификација стимулисане емисије је креиран на прелазу између квантних енергетских нивоа на високом концентрацијом слободних носилаца наелектрисања у области.

Полупроводника ласерски: Принцип рада

Нормално, већина електрона налази на нивоу валенце. Током приступ фотона струју над бенд јаз енергије, полупроводљивости, електрони долазе у стању побуде, и разбијање забрањену зону, креће у слободној зони, концентрисати на доњој ивици. Истовремено, рупа формирана на нивоу Валенце, диже своје горње границе. Електрони у слободној зони рекомбинује са рупама, зрачи енергију једнак енергији руптуре зоне, у форми фотона. Рекомбинација се може побољшати фотона са довољном нивоу енергије. Нумеричка опис одговара Ферми дистрибуције функције.

уређај

Полупроводника ласер апарат је ласерски диода упумпава енергије електрона и шупљина у подручју п-н-транзицији - тачка контакта са проводног полупроводника п- и н-типа. Штавише, постоје полупроводнички ласери са оптичким улазне енергије у којој је сноп формиране апсорпције фотона лаких и квантне каскадни ласерима који се базирају на прелазима у зони.

структура

Типични једињења користе у полупроводничких ласера и других оптоелектронских уређаја, као што следи:

• галијум арсенид;
• галијум фосфид;
• галијум нитрид;
• индијум фосфид;
• индијум галијум арсенид;
• галијум Алуминијум Арсенид;
• галијум-индијум-галијум нитрид;
• фосфид, галијум-индијум.

таласна дужина

Ова једињења - дирецт-гап полупроводници. Индирецт- (силицијум) не емитују светлост са довољно снаге и ефикасности. Таласна дужина зрачења на диодног ласера зависи од енергије фотона енергије приближава бенд јаз одређеног једињења. банд гап полупроводнички једињења енергије 3- и 4-компонента може бити континуално мењати у широком опсегу. Ат АлГаАс = Ал _к Га _{1-к као,} на пример, повећање садржаја алуминијума (повећање к) има ефекат повећања енергетске бенда јаз.

Док су најчешћи полупроводничке ласери раде у блиском инфрацрвеном делу спектра, неки емитују црвене (галијум индијум фосфид), плаве или љубичасте (галијум нитрида) боје. Просечна инфрацрвени полукондукторски ласер (олово селенид) и куантум цасцаде ласерс.

органски полупроводници

Поред наведеног неорганска једињења могу да се користе и органски. Одговарајућа технологија је још увек у фази развоја, али њен развој обећава да ће значајно смањити трошкове производње ласера. До сада, само је развио органске ласера са још није постигнут оптички унос енергије и електрична пумпа високих перформанси.

врста

Са више полупроводничких ласера са различитим параметрима и пословних вредности.

Мала ласерске диоде произведе зрак висококвалитетног механичког зрачења чија снага се креће од неколико стотина до пет стотина мВ. ласерска диода чип је танка правоугаони плоча, која служи као таласовода јер зрачења ограничена на малом простору. Цристал допирана са обе стране да се створи ПН-транзицију великом простору. У полиране Крајеви стварају оптичку резонатор једног Фабри - Перот интерферометра. Пхотон пролази кроз шупљине да проузрокује рекомбинација зрачење ће се повећати, а почеће стварање. Користе се у ласерским показивачем, ЦД- и ДВД-плејера, као и оптичких.

Лов повер ласери и чврсти ласери са спољним шупљину за стварање кратке импулсе може синхронизовати догађаје.

полупроводнички ласери помоћу спољног шупљину који се састоји од ласерске диоде, која има улогу у саставу добит Медиум више ласерске резонатора. Способан да мењају таласне дужине и имају уску емисије бенд.

Ињецтион ласери су полупроводнички област зрачења у широком опсегу, може генерисати ниску квалитетан греда моћ неколико вати. Састоји се од танког активног слоја одлаже између п- и н-слој, формирајући двоструки хетероспојну. Механизам затварања светлости у бочном смеру недостаје, што резултира високим снопа елиптичност и неприхватљиво високих прагова струја.

Моћне диоде низови, који се састоји од низа диода, широкопојасни, може произвести зрак осредњег квалитетне снаге десетина вати.

Моћни дводимензионалне низови диоде могу да створе снагу од неколико стотина хиљада вати.

Површински емитују ласери (ВЦСЕЛ) испускаиут квалитета излазне зрака светлости од неколико миливата управно на плочу. На површини зрачење резонатора огледала се примењује у виду слоја у Динес ¼ таласу са различитим преламања. На једном чипу може бити неколико стотина ласера, који отвара могућност масовне производње.

, Ц ВЕЦСЕЛ ласери оптички улаз енергије и спољашњи резонатор способан за генерисање зрак доброг квалитета моћи више вати у режиму закључавања.

Рад полупроводнички ласер типе куантум цасцаде основу прелазима у оквиру опсега (за разлику од интербанд). Ови уређаји емитују у средњем подручју инфрацрвеног спектра, некада у Терахертз опсегу. Они се користе, на пример, као гаса анализатора.

Семицондуцтор ласери: примена и главни аспекти

Хигх-повер диоде ласери са високо електричним упумпава по умереним напонима се користе као веома ефикасно средство за снабдевање енергијом државних ласере чврсте.

Полупроводнички ласери може да ради у широком спектру фреквенција која укључује видљиви, близу инфрацрвену и средњег инфрацрвеном делу спектра. Креирано уређаји такође променити издуцхенииа фреквенцију.

Ласерске диоде могу брзо пребацити и модулира оптички моћи да се користи у оптичких комуникационе линије предајника.

Ове карактеристике су направили полупроводничке ласери су технолошки најважнији тип Масер. Они се користе:

• телеметријски сензори, пирометри, оптички висиномер, даљиномери, знаменитости, холографија;
• у влакнима оптичких система преноса и складиштења података, кохерентних комуникационих система;
• ласерских штампача, видео пројектора, показивачи, бар код скенер, скенер, ЦД-плејери (ДВД, ЦД Блу-Раи);
• у сигурносним системима, квантне криптографије, аутоматизацију, индикатора;
• оптичке метрологије и спектроскопије;
• у хирургији, стоматологији, цосметологи, терапија;
• ватер пурифицатион, руковање материјалом, висина чврстих државних ласера, контрола хемијских реакција у индустријској сортирање, индустријска постројења, системи за паљење, и ваздушним системима одбране.

impulsni излаз

Већина полукондукторски ласер генерише континуални носач. Због кратког времена боравка електрона у нивоу проводљивости нису веома погодни за генерисање К-свитцхед импулсе, али квази-континуирани режим рада може значајно повећати квантни генератор снаге. Поред тога, полупроводнички ласери могу се користити за генерисање ултракратких импулсном моду-закључати или пребацивање добитка. Просечна снага кратке импулсе, обично ограничено на неколико миливата осим ВЕЦСЕЛ-оптички упумпава ласера, чији излаз ваттаге мерене пицосецонд импулсе са фреквенцијом у десетине гигахерца.

Модулација и стабилизација

Предност кратког боравка електрона у проводљивости бенда полупроводничких ласера је способност модулације високе фреквенције који имају ВЦСЕЛ-ласера прелази 10 ГХз. Користи се у оптичком преносу података, спектроскопије, ласерски стабилизације.