Semiconductor Lasers: specoj de aparato, la mastruma principo, la uzo de

Semiconductor laseroj estas kvantuma generatoroj bazitaj duonkonduktaĵo aktiva meza kaj enhavis la optika amplificación de stimulis emisión estas kreita ĉe la transiro inter la kvantuma energio niveloj ĉe alta koncentriĝo de liberaj portantoj de ŝarĝo en la areo.

Semiconductor laseron: principo de operacio

Kutime, la plimulto de elektronoj situas sur la valenco nivelo. Dum alproksimiĝo fotono energio tre la energio bendbreĉo, duonkonduktaĵo, elektronoj venis en la stato de ekscito, kaj rompi la malpermesita zono, movante en libera zono, koncentrante ĉe ĝia malsupra rando. Samtempe, truo formita en la valencia nivelo, alvenante al lia supera limo. La elektronoj en la libera zono rekombinas kun truoj, radiante energio egala al la energio de la rompo zono, en la formo de fotonoj. Rekombino eblas plibonigita de fotonoj kun sufiĉa energio nivelo. Nombra priskribo respondas al la Fermi distribua funkcio.

aparato

La semikonduktaĵo laseron aparato estas laseron diodo pumpis energio la elektronoj kaj truoj en la areon p-n-transiro - la punkto de kontakto kun la ŝoforino duonkonduktaĵo p- kaj n-tipa. Plue, estas duonkonduktaĵo laseroj kun optika energio enigo en kiu la trabo estas formita de la absorción de fotonoj de lumo kaj kvantuma akvofalo laseroj, kiuj estas bazitaj sur la transiroj ene de la zonoj.

strukturo

Tipaj kunmetaĵoj estas uzitaj de semikonduktaĵaj laseroj kaj aliaj optoelectronic aparatoj, kiel sekvas:

• galio arseniuro;
• galio phosphide;
• galio nitrido;
• Indio phosphide;
• Indio arseniuro de galio;
• galio aluminio arseniuro;
• galio-Indio-galio nitrido;
• phosphide, galio-Indio.

ondolongo

Ĉi tiuj komponaĵoj - rekta-breĉo semiconductores. Indirect- (silicio) ne elsendas lumon kun sufiĉa forto kaj efikeco. La longitudo de ondo de la radiado de la diodo lasero dependas de la energio de la fotono energio alproksimiĝas la bendbreĉo de la aparta kombinaĵo. La 3- kaj 4-komponanto duonkonduktaĵo komponaĵoj energio bando breĉo Eble kontinue diversaj super larĝa gamo. Ĉe AlGaAs = Al _x Ga _1-x Kiel, ekzemple, kreskanta aluminio enhavon (kresko x) havas la efekton de kresko de la energio bando breĉo.

Dum la plej ofta duonkonduktaĵo laseroj funkciigi en la transruĝa proksima parto de la spektro, iuj elsendas ruĝan (galio Indio phosphide), blua aŭ purpura (galio nitrido) koloroj. Averaĝa transruĝa duonkonduktaĵo laseron (plumbo selenide) kaj kvantuma akvofalo laseroj.

organikaj semikonduktaĵoj

Krom la supre neorganikaj kombinaĵoj estas uzebla kaj organika. Taŭga teknologio estas ankoraŭ evoluanta, sed ĝia disvolviĝo promesas signife redukti la koston de produktado de laseroj. Ĝis nun, nur evoluigita organika laseroj kun optika energio enigo kaj alta rendimento elektra pumpilo ankoraŭ ne atingis.

specioj

Per pluralidad de semikonduktaĵaj laseroj kun malsamaj parametroj kaj aplikado valoro.

Malgrandaj laseraj diodoj produktas fasko de altkvalitaj mekanikaj radiado kies potenco intervalas de kelkaj cent ĝis kvincent milliwatts. la lasero diodo blato estas maldika rektangula plato, kiu servas kiel gvidas de ondo, ĉar la radiado limigita al malgranda spaco. Kristalo dopita kun ambaŭ flankoj por krei pn-transiro de granda areo. La polurita randoj kreas optikan resono de Fabry - Perot interferómetro. Fotono pasanta tra la kavaĵo kaŭzi rekombino radiado pliiĝos, kaj komencos la generacio. Ili estas uzitaj en lasero pointer, CD- kaj DVD-ludantoj, kaj ankaŭ de optika fibro.

Malalta potenco laseroj kaj solida laseroj kun ekstera kavaĵo por generado mallongaj pulsoj povas sinkronigi okazaĵoj.

duonkonduktaĵo laseroj kun ekstera kavaĵo formis parton de lasero diodo, kiu ludas rolon en la kunmetaĵo de la gajno meza pli laseron-resono. Kapablon ŝanĝi ondolongoj kaj havas mallarĝan emisión bando.

Injekto laseroj estas duonkonduktaĵo regiono de radiado en larĝa bando, ĝi povas generi malaltan kvaliton trabo potencon de pluraj Vattoj. Ĝi konsistas el maldika aktiva tavolo emas inter la p- kaj n-tavolo, formante duoblan heterojuntaj. La mekanismo de enfermo de lumo en la flanka direkto estas mankanta, kiuj rezultoj en alta trabo ellipticity kaj neakcepteble alta sojlo fluoj.

Potenca diodo sensilo, kiu konsistas de aro de diodoj, larĝa bando, kapabla de produkti radio de mediocre kvalito potenco de dekoj de vatoj.

Potenca dudimensiaj aroj de diodoj povas generi potencon de centmiloj da vatoj.

Surfaca-emisiaj laseroj (VCSEL) elsendante lumon produktadon trabo kvalito en pluraj milliwatts perpendikulara al la telero. Sur la radiado surfaco de la resono spegulo estas aplikita en la formo de tavoloj en dynes ¼ ondo kun malsamaj refrakta indicoj. La sola blato povas esti farita kelkcent laseroj, kiu malfermas la eblecon de amasa produktado.

C VECSEL lásers optika energio enigo kaj ekstera resono kapablas generi trabo de bona kvalito potencon de pluraj vatoj je modon blokado.

Laboro duonkonduktaĵo laseron kvantuma akvofalo tipon surbaze transiroj ene de la bandoj (en kontrasto kun la interband). Ĉi tiuj aparatoj elsendas en la mezo regiono de la transruĝa spektro, foje en la terahertz gamo. Ili estas uzataj, ekzemple, kiel gaso analiziloj.

Semiconductor laseroj: la aplikaĵo kaj la ĉefaj aspektoj de

Alta potenco diodo laseroj kun tre elektre pumpita al modera tensioj estas uzataj kiel tre efika rimedo de provizado de energio solida stato laseroj.

Semiconductor laseroj povas funkcii en granda gamo de oftecoj kiuj inkluzivas la videbla, transruĝa proksima kaj meza transruĝa parto de la spektro. Kreita aparatoj por ankaŭ ŝanĝi izducheniya ofteco.

Laseraj diodoj povas rapide ŝanĝi kaj modular la optika potenco, kiu estas uzata en optika fibro komunikado linioj radio-stacioj.

Ĉi tiuj karakterizaĵoj faris duonkonduktaĵo laseroj estas teknologie la plej grava tipo de maser. Ili estas uzataj:

• a telemetría sensores, pyrometers, optika altímetro, rangefinders, vidindaĵojn, holografio;
• en fibro optika transdono sistemoj kaj datumoj stokado, kohera komunikado sistemoj;
• impresoras lasero, video proyectores, punteros, strekokodo skanilo, Skanilo, KD-ludantoj (DVD, KD, Blu-Ray);
• en sekureco sistemoj, kvantuma kriptografio, aŭtomatigo, indikiloj;
• en optika Metrology kaj spektroskopio;
• en kirurgio, dentokuracado, Cosmetology, terapio;
• akvo purigado, materialo pritraktanta, bombasto de solida stato laseroj, kontrolo de kemiaj reakcioj en industriaj ordigado, industria maŝinaro, sparkado sistemoj kaj aero defendo sistemoj.

pulso produktado

Plej duonkonduktaĵo laseron generas kontinuan trabon. Pro la mallonga restadejo tempo de elektronoj en la konduktan nivelo ne estas tre taŭga por generado de Q conmutación pulsos, sed kvazaŭ-kontinuan modon de operacio povas grave pliigi la kvantuma generatoro potenco. Krome, duonkonduktaĵo laseroj povas esti uzitaj por la generacio de ultrashort pulso modon-ŝlosita aŭ conmutación de la gajno. Averaĝa potenco mallongaj pulsoj, kutime limigita al kelkaj milliwatts krom VECSEL-optike pumpitaj laseroj, kio produktadon wattage mezuris picosecond pulsos kun ofteco en la dekoj de gigaherco.

Modulado kaj stabiligo

La avantaĝo de mallonga loĝejo elektrono en la konduktan bendon de semikonduktaĵaj laseroj estas la kapablo por modular la AF kiu havas VCSEL-laseroj superas 10 GHz. Ĝi estis uzata en optika transdono de datumoj, spektroskopio, laseron stabiligo.