Apakah diod laser?
Diod laser (laser semikonduktor) ialah peranti elektronik yang menggunakan simpang pn semikonduktor untuk menukar arus kepada tenaga cahaya dan menjana laser. Diod laser mempunyai kearah yang sangat baik dan kelurusan. Sebagai sumber cahaya dengan kawalan tenaga yang mudah, ia digunakan secara meluas dalam komunikasi optik, rawatan perubatan, penderiaan, penyimpanan data, masa lapang dan hiburan. Prinsip asasnya ialah menggunakan cahaya yang dihasilkan apabila elektron dan lubang bergabung semula.
Diod laser juga dipanggil "laser semikonduktor". "Laser" ialah akronim untuk "Penguatan Cahaya oleh Pembebasan Terrangsang Sinaran", yang bermaksud "pancaran penguatan cahaya yang dirangsang". Walaupun panjang gelombang cahaya semula jadi dan cahaya LED adalah malar, perbezaan fasa mereka tidak tetap dan bentuk gelombang tidak seragam. Laser ialah cahaya "koheren" yang hanya menguatkan panjang gelombang tertentu. Sumber cahaya koheren mempunyai perbezaan fasa malar dan bentuk gelombang yang konsisten, dan gangguan boleh digunakan untuk menjadikan fokus sangat kecil (beberapa um~), jadi ia boleh digunakan dalam pelbagai aplikasi seperti suis optik dan modulasi optik.
Sejarah dan Perkembangan
Sejarah diod laser bermula pada tahun 1917, apabila Albert Einstein pertama kali berteori fenomena "pancaran sinaran yang dirangsang", meletakkan asas untuk semua teknologi laser. Kemudian, John von Neumann dari Jerman menghuraikan konsep laser semikonduktor dalam manuskrip yang tidak diterbitkan pada tahun 1953. Pada tahun 1957, Gordon Gould dari Amerika mencadangkan bahawa pelepasan radiasi yang dirangsang boleh digunakan untuk menguatkan cahaya, dan menamakannya "LASER (Light Amplification by Stimulated Emission of Sinaran)". Dengan cara ini, apabila saintis dari pelbagai negara terus membuat kemajuan dalam penyelidikan laser, struktur homojunction laser semikonduktor gallium arsenide (GaAs) keluar pada tahun 1962, dan teknologi cahaya koheren sebenarnya telah disahkan. Pada tahun yang sama, ayunan cahaya boleh dilihat juga berjaya. Walau bagaimanapun, laser semikonduktor era ini mempunyai masalah dengan ayunan berterusan pada suhu bilik. Pada tahun 1970, penemuan heterostruktur berganda memungkinkan ayunan berterusan pada suhu bilik. Selepas 1970-an, teknologi laser semikonduktor berkembang pesat dan digunakan secara meluas dalam pelbagai bidang.
Prinsip pemancar cahaya diod laser
Diod laser ialah peranti semikonduktor yang boleh memancarkan cahaya laser dengan panjang gelombang tertentu. Struktur asasnya terdiri daripada simpang pn yang terdiri daripada semikonduktor jenis-p dan semikonduktor jenis-n, lapisan aktif yang memancarkan cahaya, dan cermin bersalut yang memantulkan cahaya. Prinsip pemancar cahaya diod laser ialah apabila arus mengalir, elektron dan lubang bergabung semula, dan foton yang dipancarkan dikuatkan dalam lapisan aktif dan dipantulkan dalam resonator untuk membentuk cahaya laser. Mari kita fahami struktur asas dan prinsip pemancar cahaya "separa konduktor pemancar cahaya" yang dikongsi oleh diod laser dan LED.
Struktur asas dan bahan diod
Semikonduktor ialah bahan yang mempunyai kekonduksian antara "konduktor" yang mengalirkan elektrik dan "penebat (bukan konduktor)" yang tidak mengalirkan elektrik dengan mudah. Konduktor termasuk bahan logam seperti besi dan emas, dan penebat termasuk bahan seperti getah dan kaca. Semikonduktor boleh mengawal aliran elektrik dengan menjadikannya konduktif atau tidak konduktif. Selain itu, dalam beberapa kaedah penggunaan, penukaran tenaga antara tenaga cahaya dan tenaga elektrik juga boleh dilakukan.
Biasanya, komponen diod terutamanya diperbuat daripada silikon (Si). Silikon (Si) adalah bahan semikonduktor yang paling tipikal. Silikon wujud dalam alam semula jadi dalam bentuk "silika (SiO2: batu yang komponen utamanya ialah silikon dioksida)" dan merupakan bahan yang kaya dengan sumber. Ia digunakan secara meluas dalam banyak produk semikonduktor kerana ia mudah diproses.
Silikon (Si) sebagai bahan semikonduktor pada asalnya merupakan penebat dan hampir tidak mempunyai elektron bebas sebagai pembawa. Oleh itu, dengan menambahkan kekotoran lain kepada silikon (Si) untuk meningkatkan kepekatan pembawa dalam silikon (Si), kekonduksiannya meningkat. Semikonduktor yang meningkatkan pembawa dengan menambahkan kekotoran seperti ini dipanggil "separa konduktor kekotoran." Pembawa termasuk elektron bebas dan lubang bebas. Antaranya, semikonduktor yang meningkatkan pembawa elektron bebas dipanggil "separa konduktor jenis-n", dan semikonduktor yang meningkatkan pembawa lubang bebas dipanggil "separa konduktor jenis-p."
* Semikonduktor jenis-p (+: positif, semikonduktor dengan banyak lubang), semikonduktor jenis-n (-: negatif, semikonduktor dengan banyak elektron)
Unsur diod ialah struktur di mana semikonduktor jenis-p dan semikonduktor jenis-n disambungkan, yang dipanggil "simpang pn." Pin semikonduktor jenis-p dipanggil "anod", dan pin semikonduktor jenis-n dipanggil "katod". Arus mengalir dari anod ke katod.
Prinsip pelepasan cahaya diod
Apabila voltan ke hadapan digunakan pada elemen simpang pn, lubang (positif) dan elektron (negatif) bergerak ke arah simpang dan bergabung. Lebihan tenaga yang dijana pada masa ini ditukar kepada tenaga cahaya, dengan itu mencapai pelepasan cahaya. Fenomena ini dipanggil "pelepasan cahaya kompaun".
Diod laser boleh dikelaskan mengikut arah di mana cahaya dipancarkan.
Edge Emitting Laser (EEL): Struktur yang menggunakan permukaan belahan semikonduktor sebagai pemantul untuk memancarkan cahaya dari permukaan belahan.
Surface Emitting Laser (SEL): Struktur yang memancarkan cahaya secara menegak dari permukaan substrat semikonduktor.
Laser Pemancar Permukaan Rongga Menegak (VCSEL): Rongga resonan optik terbentuk dalam arah menegak permukaan substrat semikonduktor, dan pancaran laser yang dipancarkan berserenjang dengan permukaan substrat. Ia mempunyai ciri-ciri arus ambang rendah, modulasi berkelajuan tinggi dengan arus rendah, dan kestabilan suhu yang baik, dan digunakan secara meluas dalam bidang komunikasi optik dan sensor.
Jenis-jenis diod laser yang berbeza ini mempunyai ciri-ciri yang berbeza dan kini digunakan dalam pelbagai jenis aplikasi berdasarkan ciri-cirinya.
Kehidupan diod laser
Purata hayat diod laser bergantung pada persekitaran operasi (suhu operasi, elektrik statik, hingar bekalan kuasa, dsb.), dan secara amnya dipercayai ia boleh dinyalakan secara berterusan selama kira-kira 10,000 jam dalam keadaan biasa. (suhu kes 25 darjah). Jika suhu operasi tinggi semasa penggunaan, hayat perkhidmatan akan dipendekkan, dan nyahcas elektrostatik (ESD) juga boleh menyebabkan kegagalan. Selain itu, lonjakan dan hingar yang dijana oleh bekalan kuasa juga boleh merosakkan elemen laser.
Untuk menggunakan diod laser untuk masa yang lama, langkah-langkah seperti langkah pelesapan haba seperti sink haba, langkah anti-statik dan anti-lonjakan yang mencukupi, penggunaan penapis hingar, dan mengawal output ke tahap minimum yang diperlukan boleh memanjangkan dengan berkesan. hayat perkhidmatan.
Cahaya yang dipancarkan oleh laser mempunyai ketumpatan kuasa yang tinggi. Jika digunakan secara tidak wajar, walaupun sedikit pelepasan boleh menyebabkan kemudaratan kepada tubuh manusia, yang sangat berbahaya. Oleh itu, langkah keselamatan yang mencukupi mesti diambil sebelum digunakan.
alamat kami
B-1507 Ruiding Mansion,No.200 Zhenhua Rd,Daerah Xihu
Nombor Telefon
0086 181 5840 0345
E-mel
info@brandnew-china.com
