Semikondutturi Lejżers: tipi ta'apparat, l-prinċipju ta 'tħaddim, l-użu ta'

lejżers semikondutturi huma ġeneraturi kwantistika medju attivi semikondutturi bbażati, fejn il-amplifikazzjoni ottika bl-emissjoni stimulata hija maħluqa fit-transizzjoni bejn il-livelli ta 'enerġija kwantum f'konċentrazzjoni għolja ta' trasportaturi ta 'ċarġijiet ħielsa fil-qasam.

Semikondutturi laser: prinċipju ta 'operazzjoni

Normalment, il-maġġoranza ta 'elettroni li jinsabu fuq il-livell valenza. Matul enerġija foton approċċ li jaqbeż l-vojt medda enerġija, semikondutturi, elettroni jidħlu fis-istat ta 'eċċitazzjoni, u li jiksru l-żona projbit, li jiċċaqalqu f'Ŝona libera, li jikkonċentraw fit-tarf t'isfel tiegħu. Fl-istess ħin, toqba iffurmata fl-livell valenza, li jiżdied għal fruntiera ta 'fuq tagħha. L-elettroni fiż-żona ħielsa Begonia bit-toqob, radjazzjoni ta 'enerġija ugwali għall-enerġija taż-żona qsim, fil-forma ta' photons. Rikombinazzjoni tista 'tiġi msaħħa billi photons mal livell ta' enerġija suffiċjenti. Deskrizzjoni numeriku jikkorrispondi għall-funzjoni tad-distribuzzjoni Fermi.

apparat

Il-mezz laser semikondutturi huwa dijodu tal-laser ippumpjat elettroni enerġija u toqob fil-p n-tranżizzjoni qasam - il-punt ta 'kuntatt mal-p- semikondutturi konduttiv u n--tip. Barra minn hekk, hemm lasers semikondutturi b'input ta 'enerġija ottika li fiha l-raġġ hija ffurmata mill-assorbiment ta' photons ta lejżers dawl u kwantum kaskata, li huma bbażati fuq il-tranżizzjonijiet fiż-żoni.

istruttura

komposti tipiċi użati fil lejżers semikondutturi u tagħmir optoelectronic oħra, kif ġej:

• gallju;
• gallju;
• nitrur tal-gallju;
• phosphide indju;
• gallju indju;
• arsenjur aluminju gallju;
• nitrad gallju-indium gallium;
• phosphide, gallju-indium.

wavelength

Dawn il-komposti - semikondutturi-vojt diretta. Indirect- (silikon) ma jemittix dawl mal-seħħ u l-effiċjenza suffiċjenti. Il-wavelength tal radjazzjoni tal-laser diode jiddependi fuq l-enerġija tal-enerġija foton approċċi l-vojt medda tal-kompost partikolari. Il-qabża ta '3- u 4-komponent medda komposti semikondutturi enerġija tista' tkun kontinwament varjata fuq firxa wiesgħa. Fil AlGaAs = Al _x Ga _1-x Bħal, per eżempju, tiżdied kontenut ta 'aluminju (żieda fil x) għandha l-effett ta' żieda fil-vojt medda enerġija.

Filwaqt li l-lasers semikondutturi aktar komuni joperaw fil-parti infrared qrib tal-ispettru, xi jarmu aħmar (gallju fosfin indju), blu jew vjola (nitrad gallju) kuluri. Medja laser infrared semikondutturi (selenid taċ-ċomb) u lejżers kaskata kwantum.

semikondutturi organiċi

Minbarra l-komposti inorganiċi ta 'hawn fuq jistgħu jintużaw u organiċi. teknoloġija xierqa għadu qed jiġi żviluppat, iżda l-iżvilupp tagħha wegħdiet li tnaqqas b'mod sinifikanti l-ispiża tal-produzzjoni tal-lasers. S'issa, żviluppata biss lasers organiċi dħul ta 'enerġija ottika u ta' prestazzjoni għolja pompa elettrika għadha ma ntlaħqitx.

speċi

Permezz ta 'pluralità tal-lasers semikonduttur parametri differenti u l-valur applikazzjoni.

laser diodes Żgħar tipproduċi raġġ ta 'radjazzjoni mekkaniku ta' kwalità għolja li l-qawwa tvarja minn ftit mijiet għal ħames mitt milliwatts. -ċippa laser diode huwa pjanċa rettangolari rqiqa, li jservi bħala gwida bil-mewġa, peress li l-radjazzjoni limitata għal spazju żgħir. Crystal ddożati maż-żewġ naħat biex jinħoloq pn-tranżizzjoni ta 'żona kbira. It-truf illustrat joħolqu resonatur ottiku ta 'Fabry - interferometrija Perot. Photon jgħaddi mill-kavità li jikkawżaw radjazzjoni rikombinazzjoni se jiżdiedu, u se tibda l-ġenerazzjoni. Dawn huma użati fil-laser pointer, CD u DVD players, kif ukoll tal-fibra ottika.

lasers ta 'qawwa baxxa u lejżers solidi kavità estern għall-ġenerazzjoni pulses qosra jistgħu synchronize avvenimenti.

lasers semikondutturi ma 'kavità esterna magħmul minn dijodu tal-laser, li għandu rwol fil-kompożizzjoni tal-qligħ aktar laser bott medju. Kapaċi wavelengths jinbidlu u jkollha faxxa emissjoni dejqa.

lejżers injezzjoni huma reġjun semikondutturi ta 'radjazzjoni f'medda wiesgħa, jista' jiġġenera enerġija raġġ kwalità baxxa ta 'diversi watts. Din tikkonsisti minn saff attiv irqiq jintrema bejn il p- u n-saff, jiffurmaw heterojunction doppja. Il-mekkaniżmu tal-ħlas ta 'dawl fid-direzzjoni laterali huwa nieqes, li tirriżulta fil ellipticity b'raġġ għoli u l-kurrenti ta' limitu għolja b'mod mhux aċċettabbli.

arrays dijodu qawwija, li jikkonsistu firxa ta 'dijodi, broadband, li kapaċi jipproduċi raġġ ta' qawwa ta 'kwalità medjokri ta' għexieren ta watts.

Qawwija matriċi żewġ dimensjonijiet ta 'diodes jistgħu jiġġeneraw enerġija ta' mijiet ta 'eluf ta' watts.

lasers (VCSEL) emitting kwalità raġġ output tad-dawl f'diversi milliwatts perpendikulari għall-pjanċa li jarmi d-wiċċ. Fuq il-wiċċ radjazzjoni tal-mera bott huwa applikat fil-forma ta 'saffi fil dynes ¼ mewġa ma differenti indiċi refrattiv. Fuq ċippa waħda jistgħu jkunu magħmula diversi mijiet lejżers, li jiftaħ il-possibbiltà ta 'produzzjoni tal-massa.

C VECSEL lasers dħul ta 'enerġija ottiċi u resonatur estern kapaċi jiġġenera raġġ ta' poter kwalità tajba ta 'diversi watt fi qfil modalità.

Xogħol bil-laser semikondutturi tip kaskata kwantistika bbażata fuq it-tranżizzjonijiet fi ħdan il-meded (f'kuntrast mal-interband). Dawn il-mezzi jarmu fir-reġjun nofs tal-ispettru infra-aħmar, xi kultant fil-medda terahertz. Dawn huma użati, per eżempju, bħala analizzaturi tal-gass.

Semikondutturi lasers: l-applikazzjoni u l-aspetti prinċipali tal

lasers dajowd ta 'qawwa għolja bi ħafna ippumpjat elettriku b'vultaġġi moderati huma użati bħala mezz effettiv ħafna ta' forniment ta 'enerġija lejżers stat solidu.

lejżers semikondutturi jistgħu joperaw fil-firxa kbira ta 'frekwenzi li tinkludi l-viżibbli, ħdejn infra-aħmar u nofs parti infrared ta' l-ispettru. mezzi maħluqa biex jinbidlu wkoll izducheniya frekwenza.

laser diodes jista 'malajr jaqilbu u jimmodulaw l-qawwa ottika li jintuża fil-fibra ottika linji ta' komunikazzjoni trasmettituri.

Dawn il-karatteristiċi għamlu lejżers semikondutturi huma teknoloġikament l-aktar tip importanti ta 'maser. Dawn huma użati:

• a sensuri telemetrija, pirometri, altimetru ottiċi, telemetri, sights, holography;
• f'sistemi fibra trasmissjoni ottika u ħażna ta 'data, sistemi ta' komunikazzjoni koerenti;
• printers bil-lejżer, projetturi tal-vidjo, pointers, bar code scanner, scanner immaġni, CD-players (DVD, CD, Blu-Ray);
• fis-sistemi ta 'sigurtà, kriptografija kwantistika, awtomazzjoni, l-indikaturi;
• fil-metroloġija ottiċi u ispettroskopija;
• fil-kirurġija, dentistrija, Kosmetoloġija, terapija;
• purifikazzjoni ta 'ilma, trattament tal-materjal, ippumpjar tal-lasers stat solidu, il-kontroll ta' reazzjonijiet kimiċi fl issortjar industrijali, makkinarju industrijali, sistemi ta ignition, u sistemi ta 'difiża arja.

produzzjoni polz

Ħafna laser semikondutturi jiġġenera raġġ kontinwu. Minħabba l-ħin tar-residenza qasir ta 'elettroni fil-livell konduzzjoni mhumiex adatti ħafna għall-ġenerazzjoni ta' impulsi Q-, iżda modalità kważi kontinwa ta 'operazzjoni jistgħu jżidu b'mod sinifikanti l-poter ġeneratur quantum. Barra minn hekk, lasers semikondutturi jistgħu jintużaw għall-ġenerazzjoni ta 'msakkra' modalità polz ultrashort jew bdil tal-qligħ. pulses enerġija medja qasir, normalment limitat għal milliwatts ftit ħlief lejżers ippumpjat ottikament-VECSEL, li wattage produzzjoni imkejla impulsi picosecond bi frekwenza fil-għexieren ta 'gigahertz.

Modulazzjoni u l-istabbilizzazzjoni

Il-vantaġġ ta 'elettroni residenza qasir fil-faxxa konduzzjoni tal-lasers semikondutturi hija l-abbiltà li jimmodulaw il-frekwenza għolja li jkollhom VCSEL-lasers jaqbeż 10 GHz. Ġie użat fit-trasmissjoni tad-data ottiċi, ispettroskopija, l-istabbilizzazzjoni bil-laser.