Шта су полупроводнички ласери? (Део Ⅰ)

Од проналаска првогСемицондуцтор Ласерсу свету 1962. године, полупроводнички ласер је претрпео велике промене, у великој мери промовишући развој друге науке и технологије, и сматра се једним од важних проналазака 20. века. Последњих деценија, развој полупроводничког ласера ​​је бржи и постао је најбрже развијајућа ласерска технологија на свету. Примена полупроводничких ласера ​​покрива целу област оптоелектронике и постала је основна технологија науке о оптоелектроници. Због предности мале величине, једноставне структуре, ниске улазне енергије, дугог века трајања, лакоће модулације и ниске цене, полупроводнички ласер се широко користи у области оптоелектронике и веома је цењен у земљама широм света.

1. Полупроводнички ласери

Полупроводнички ласер је врста минијатуризованог ласера ​​који се састоји од Пн споја или пина полупроводничког материјала са директним појасом. Постоје десетине врста полупроводничких супстанци које раде са ласером. Тренутно, полупроводнички материјали који су направљени у ласере су галијум арсенид, индијум арсенид, индијум антимонид, кадмијум сулфид, кадмијум телурид, оловни селенид, олово телурид, алуминијум галијум арсен, индијум фосфор арсен и тако даље. Постоје три врсте побудних режима полупроводничког ласера, наиме, електрично убризгавање, оптичка пумпа и високоенергетска побуда електронским снопом. Режим побуде већине полупроводничких ласера ​​је електрично убризгавање, то јест, напон напред се примењује на Пн спој да би се генерисала стимулисана емисија у области раван споја, то јест, то је диода усмерена унапред. Због тога се полупроводнички ласер назива и полупроводничка ласерска диода. За полупроводнике, пошто електрони прелазе између енергетских опсега, а не између дискретних енергетских нивоа, енергија прелаза није дефинитивна вредност, због чега се излазна таласна дужина полупроводничког ласера ​​шири у широком опсегу. Они емитују таласне дужине у распону од 0.3 до 34μм. Опсег таласне дужине зависи од распона појаса коришћеног материјала. Уобичајени АлГаАс ласер са двоструким хетеро спојем има излазну таласну дужину од 750 ~ 890 нм.

Технологија производње полупроводничких ласера ​​је искусила од методе дифузије до епитаксије течне фазе (ЛПЕ), епитаксије у гасној фази (ВПЕ), епитаксије молекуларног снопа (МБЕ), МОЦВД методе (депозиције органских металних пара), епитаксије хемијског снопа (ЦБЕ) и њихових различитих комбинација разних процеса. Недостатак полупроводничког ласера ​​је то што на перформансе ласера ​​утиче температура, а угао дивергенције зрака је велики (обично између неколико степени и 20 степени), тако да је слаб у усмерености, монохроматским својствима и кохерентности. Али са брзим развојем науке и технологије, истраживање дпсс ласера ​​напредује у правцу дубине, а перформансе полупроводничког ласера ​​се стално побољшавају. Технологија полупроводничке оптоелектронике са полупроводничким ласером као језгром ће остварити већи напредак и играти већу улогу у информационом друштву 21. века.

2. Принцип рада полупроводничких ласера

Полупроводнички ласер је кохерентни извор зрачења. Три основна услова морају бити испуњена да би се произвео ласер.

①Услов појачања: успостављена је инверзиона дистрибуција носилаца наелектрисања у медијуму побуде (активни регион). У полупроводницима, енергија електрона је представљена низом скоро непрекидних енергетских нивоа. Ово се постиже применом пристрасности унапред на хомогену или хетероспојницу и убризгавањем потребних носача наелектрисања у активни слој да би се побуђивали електрони из нижег валентног појаса у већи проводни појас. Стимулисана емисија настаје када се велики број електрона у стању популације обрнуте честице рекомбинује са рупама.

②да би се заправо добило кохерентно побуђено зрачење, потребно је покренути побуђено зрачење у оптичком резонатору да би се добило више повратних информација и формирала ласерска осцилација, резонатор ласера ​​се формира од природне површине цепања полупроводничког кристала као огледала, обично на крају светлосне превлаке на високом инверзном вишеслојном диелектричном филму и глатке површине на смањеном инверзном филму. За полупроводнички ласер са Фп шупљином (Фабри-Перот цавити), ФП шупљина се може погодно конструисати природном равни цепања која је окомита на раван пн споја кристала.

③Да би се формирала стабилна осцилација, ласерски медијум мора бити у стању да обезбеди довољно појачања да надокнади оптички губитак изазван резонантном шупљином и ласерским излазом са површине шупљине, и стално повећава оптичко поље у шупљини. Ово захтева довољно јако убризгавање струје, односно довољно инверзије броја честица. Што је већи степен инверзије броја честица, то је веће појачање, односно мора бити испуњен одређени услов струјног прага. Када ласер достигне праг, светлост са одређеном таласном дужином може резонирати у шупљини и бити појачана, и коначно формирати ласер и континуирано емитовати. Види се да је диполни прелаз електрона и рупе основни процес емисије светлости и појачања светлости у полупроводничким ласерима. За нови полупроводнички ласер, опште је прихваћено да је квантна бушотина основна покретачка снага за развој ласера. Питање да ли квантне жице и тачке могу у потпуности да искористе предности квантних ефеката проширило се и на овај век. Научници су експериментисали са самоорганизованим структурама да би направили квантне тачке у различитим материјалима, а ГаИнН квантне тачке су коришћене у полупроводничким ласерима.

Трансфер то партⅡ разуме његову историју и примену

Контакт информације:

Ако имате било какву идеју, слободно разговарајте са нама. Без обзира где се налазе наши купци и који су наши захтеви, ми ћемо следити наш циљ да нашим купцима пружимо висок квалитет, ниске цене и најбољу услугу.