apa maksud diod laser?
LASER adalah sejenis sumber cahaya yang diciptakan pada tahun 1960-an. LASER adalah akronim untuk" pancaran pancaran stimulasi cahaya" dalam bahasa Inggeris. Terdapat banyak jenis laser, yang besar untuk beberapa padang bola dan kecil hingga sebutir beras atau garam. Laser gas mempunyai laser helium-neon dan laser argon; Laser keadaan pepejal mempunyai laser ruby; Laser semikonduktor mempunyai diod laser, seperti pada pemain CD, pemain DVD dan cd-roms. Setiap laser mempunyai kaedah unik untuk menghasilkan cahaya laser. Laser mempunyai banyak sifat: pertama, laser adalah monokrom, atau frekuensi tunggal. Terdapat laser yang dapat menghasilkan frekuensi yang berbeza pada masa yang sama, tetapi laser ini diasingkan dan digunakan secara berasingan. Kedua, laser adalah cahaya koheren. Ciri cahaya koheren adalah bahawa semua gelombang cahaya diselaraskan, dan seluruh sinar seperti&"gelombang kereta api GG"; Sekali lagi, laser sangat pekat, yang bermaksud bahawa ia harus pergi jauh sebelum dapat tersebar atau berkumpul.
Pelepasan peranti semikonduktor yang dirangsang direalisasikan dengan penyuntikan simpang PN. Ia mempunyai ciri-ciri peranti semikonduktor: kelantangan kecil, struktur sederhana, kecekapan tinggi dan modulasi langsung, tetapi daya output, monokromik dan arah tidak sebaik laser lain.
Tiga komponen pelepasan terangsang adalah: bahan laser, taburan penyebaran nombor zarah dan rongga resonan. Hanya bahan semikonduktor bandgap langsung boleh membuat dioda laser, termasuk semikonduktor Ⅲ - Ⅴ (GaAs, InP, dll.) Dan tiga yuannya, empat larutan pepejal yuan (Ga1 xAlxAs, In1 - xGaxAs1 yPy, dan lain-lain), larutan pepejal sebatian Ⅳ - ((Pb1 - xSnxTe, dan lain-lain.) Selepas arah kristal tunggal, pemotongan dan penggilap, persimpangan PN dibuat pada kristal tertentu permukaan seperti (001) dengan kaedah penyebaran atau pelbagai kaedah epitaxial atau kaedah pemendapan wap kimia.
Pada musim luruh tahun 1962, diod laser GaAs homojunction nadi berdenyut di bawah 77K pertama kali dikembangkan. Pada tahun 1964 suhu kerjanya dinaikkan ke suhu bilik. Pada tahun 1969, satu diod laser heterojunction tunggal, yang menghasilkan denyutan pada suhu bilik, dibuat pada tahun 1970 untuk membuat kerja berterusan dioda laser ga1-xalxas / GaAs double heterojunction (DH). Sejak itu, diod laser telah berkembang pesat. Jangka hayat dioda laser Ga1-xAlxAs / GaAsDH meningkat kepada lebih daripada 105 jam pada tahun 1975. Dioda laser panjang gelombang panjang1-xgaxas1-ypy / InP juga membuat kemajuan yang ketara, sehingga mendorong pengembangan komunikasi gentian optik dan aplikasi lain. Juga muncul oleh bahan klan Pb1 xSnxTe Ⅳ - such seperti diod laser panjang gelombang inframerah jauh.
Dalam arah persimpangan PN, terdapat simpulan homogen, struktur heterost tunggal, heterogen berganda, had masing-masing, rongga besar dan sebagainya. Adakah bar dalam struktur satah persimpangan PN (contohnya, bar elektrod, bar rata, proton ke bar bar, substrat alur bar, tangga, bar mendatar yang terkubur, bar, bar pemampatan, dan lain-lain.); Resonator adalah dalam bentuk rongga fabry-perot, maklum balas pengedaran dan pantulan Bragg. Dengan ketidakcocokan kisi heterostruktur semikonduktor yang berbeza, gunakannya dalam jalur terlarang lebar dan perbezaan indeks biasan, boleh hampir keseluruhannya dalam arah menegak persimpangan pn pengehad pembatas dan had optik. Pelbagai bar selari dengan arah persimpangan dapat memfokuskan arus pada kawasan sempit dan memberikan keuntungan pandu gelombang atau pandu gelombang indeks bias. Penambahbaikan struktur ini telah meningkatkan prestasi diod laser.
Diod laser pada asasnya adalah diod semikonduktor, mengikut persimpangan pn adalah bahan yang sama, boleh dibahagikan kepada homogen persimpangan diod laser, heterojungsi tunggal (SH), heterostruktur berganda (DH) dan laser sumur kuantum (GG # 39; ve) diode. Diod laser sumur kuantum mempunyai kelebihan arus ambang rendah dan daya keluaran tinggi, yang merupakan produk arus utama aplikasi pasaran semasa.
Berbanding dengan laser, laser diod mempunyai kelebihan kecekapan tinggi, kelantangan kecil, jangka hayat yang panjang, tetapi daya keluarannya kecil (biasanya kurang dari 2 mw), linier, monokromatik lemah, sangat baik, menjadikannya terhad dalam penggunaan kabel Sistem TV, tidak dapat menghantar isyarat analog berprestasi tinggi pelbagai saluran. Dalam modul echo penerima optik dua arah, diod laser sumur kuantum digunakan sebagai sumber cahaya.
Struktur diod laser
Struktur dan simbol diod laser ditunjukkan pada gambar 1.
Struktur fizikal diod laser berada di persimpangan diod pemancar cahaya meletakkan lapisan cahaya antara aktiviti semikonduktor dan hujungnya setelah penggilap mempunyai sebahagian fungsi pantulan, sehingga membentuk resonator optik. Sekiranya terdapat bias positif, LED DE facto memancarkan cahaya untuk dan berinteraksi dengan rongga optik, dengan demikian mendorong panjang gelombang cahaya tunggal yang dipancarkan dari sifat fizikal persimpangan yang berkaitan dengan bahan cahaya semacam ini.
Prinsip kerja diod laser semikonduktor secara teorinya sama dengan laser gas. Rajah 1 (b) adalah simbol diod laser. Diod laser digunakan dalam pemacu cakera optik komputer, dan pencetakan kelas pertama peranti fotolistrik kuasa kecil dalam pencetak laser telah banyak digunakan.
Gambarajah dan simbol struktur diod laser
Prinsip ringkas diod laser
Pelepasan cahaya dalam semikonduktor biasanya timbul dari sebatian pembawa. Apabila ditambah dengan simpang PN semikonduktor voltan positif, melemahkan penghalang persimpangan pn, memaksa elektron dari kawasan PN suntikan oleh kawasan persimpangan PN, lubang dari kawasan P ke N selepas kawasan persimpangan PN, berhampiran suntikan pn persimpangan pn elektron dan lubang tidak akan berlaku sebatian, sehingga memancarkan panjang gelombang untuk foton lambda, rumusnya adalah seperti berikut:
Lambda=hc / Cth (1)
Dalam formula: h - Pemalar Planck; C - kelajuan cahaya; Cth - lebar jalur semikonduktor.
Fenomena ini disebut radiasi spontan kerana penggabungan semula elektron dan lubang secara spontan. Apabila foton yang dihasilkan oleh radiasi spontan melalui semikonduktor, setelah pelancaran lubang elektronik berdekatan, dapat memotivasi sebatian tersebut, untuk menghasilkan foton baru, foton itu disebabkan telah mengilhami sebatian pembawa dan foton baru dipanggil sinaran terangsang. Sekiranya arus suntikan cukup besar, taburan pembawa, yang bertentangan dengan keadaan keseimbangan terma, adalah kebalikan bilangan zarah. Sebagai pembawa lapisan aktif dalam kes sebilangan besar inversi, sejumlah kecil foton yang dihasilkan oleh radiasi spontan yang disebabkan oleh dua sinaran rongga pantulan berulang melintang, resonans selektif frekuensi yang disebabkan oleh maklum balas positif, atau mempunyai keuntungan pada frekuensi tertentu. lebih besar daripada kehilangan penyerapan, cahaya koheren dari simpang PN dapat dipancarkan dengan garis spektrum yang baik - laser, yang merupakan prinsip mudah dioda laser.
Dengan perkembangan teknologi, diod laser semikonduktor yang digunakan sekarang mempunyai struktur multi-lapisan yang kompleks. Gambar 2 adalah struktur diod laser semikonduktor cahaya merah syarikat sanyo di Jepun. 3 adalah paparan bahagian tiub laser kuasa kecil. Dapat dilihat bahawa cip laser terpasang pada pendingin yang digunakan untuk penyebaran haba. Fotodiod PIN dilekatkan pada bahagian bawah tempat duduk tiub berhampiran cip laser. Gambar 4 untuk penampilan diod laser biasa, gambar menunjukkan, tiub laser kuasa kecil mempunyai tiga pin, ini kerana tiub juga merangkumi fotodioda arus kerja digunakan untuk memantau tiub laser.