Կիսահաղորդչային լազերներ: տեսակի սարքի, օպերացիոն սկզբունքը, օգտագործումը

Կիսահաղորդչային լազերներ են քվանտային գեներատորների վրա հիմնված կիսահաղորդչային ակտիվ միջին, որի օպտիկական ուժեղացում է խթանել արտանետման ստեղծված է անցում քվանտային էներգետիկ մակարդակներում բարձր համակենտրոնացում ձրի կրիչների ոլորտում.

Կիսահաղորդչային լազերային: սկզբունքը գործում

Սովորաբար, մեծ մասը էլեկտրոնների գտնվում է valency մակարդակով: Ընթացքում մոտեցման ֆոտոնի էներգիայի գերազանցում էներգետիկ խմբի բացը, կիսահաղորդչային, էլեկտրոնները ուժի մեջ է պետության գրգռում, եւ խախտելով արգելված գոտին, շարժվում է դեպի ազատ գոտի, կենտրոնացնելով իր ստորին եզրին. Միաժամանակ, փոս ձեւավորվել է վալենտային մակարդակով, բարձրանում է նրա վերին սահմանին: Էլեկտրոնները ազատ գոտում recombine հետ անցքերի, ճառագող էներգիայի հավասար է էներգետիկայի խզել գոտում է, ձեւով ֆոտոնների: Recombination կարող է ամրապնդել ֆոտոնների բավարար էներգետիկ մակարդակով. Թվային նկարագրությունը համապատասխանում է Ֆերմիի բաշխման ֆունկցիայի.

սարք

The կիսահաղորդչային լազերային սարքը լազերային diode pumped էներգետիկ էլեկտրոններ եւ անցքեր տարածքում p-n-անցումային - կետն շփման հետ conductive կիսահաղորդչային P- եւ n-տեսակից: Բացի այդ, կան կիսահաղորդչային լազերներ օպտիկական էներգիայի, որի ճառագայթով ձեւավորվում է կլանումը ֆոտոնների լույսի եւ քվանտային կասկադային լազերներ, որոնք հիմնված են անցում ընթացքում գոտիներում:

կառուցվածք

Բնորոշ միացություններ օգտագործվում է կիսահաղորդչային լազերների եւ այլ optoelectronic սարքերի համար, ինչպիսիք են.

• gallium arsenide;
• gallium կալիումը,
• gallium nitride;
• Indium կալիումը,
• Indium gallium arsenide.
• gallium ալյումինե arsenide.
• gallium-Indium-gallium nitride.
• կալիումը, gallium-ինդիումը.

ալիքի երկարություն

Այս միացություններ - ուղղակի-բացը կիսահաղորդիչների. Indirect- (սիլիցիում) չի արտադրել լույսը բավարար ուժի եւ արդյունավետության. The ալիքի ճառագայթման է diode լազերային կախված է էներգիայի ֆոտոնի էներգիայի մոտենում է խմբի բացը տվյալ բաղադրություն: The 3- եւ 4-բաղադրիչը կիսահաղորդչային միացություններ էներգետիկ խումբը բացը կարող է շարունակաբար բազմազան է ավելի լայն տիրույթում: Ժամը AlGaAs = Ալ _x Ga _1-X, ինչպես, օրինակ, աճող ալյումինե բովանդակության (աճ x) ունի ազդեցություն աճի էներգետիկ նվագախմբային բացը:

Իսկ ամենատարածված կիսահաղորդչային լազերների գործում է մոտ ինֆրակարմիր մասում սպեկտրի, ոմանք արտադրել կարմիր (gallium ինդիումը կալիումը), կապույտ կամ մանուշակագույն (gallium nitride) գույներով. Միջին ինֆրակարմիր կիսահաղորդչային լազերային (կապար սելենիդից) եւ քվանտային cascade լազերներ.

օրգանական կիսահաղորդիչների

Բացի վերը անօրգանական միացություններ կարող են օգտագործվել եւ օրգանական. Համապատասխան տեխնոլոգիան դեռեւս մշակման փուլում է, սակայն նրա զարգացումը խոստանում է զգալիորեն նվազեցնել ծախսերը արտադրության լազերների. Առայժմ միայն զարգացած օրգանական լազերներ օպտիկական էներգիայի մուտքագրում եւ բարձր կատարողական էլեկտրական պոմպ դեռ չի հասել:

տեսակ

Բազմաքանակությամբ Կիսահաղորդչային լազերների տարբեր պարամետրերի եւ կիրառման արժեքի.

Փոքր լազերային դիոդներ արտադրել ճառագայթով բարձրորակ մեխանիկական ճառագայթման, որի հզորությունը տատանվում է մի քանի հարյուր հինգ հարյուր milliwatts: լազերային diode չիպը մի բարակ ուղղանկյուն ափսե, որը ծառայում է որպես Waveguide, քանի որ ճառագայթման սահմանափակված է մի փոքր տարածություն: Crystal doped երկու կողմերը պետք է ստեղծել մի PN-անցումը մի մեծ տարածք: The նուրբ ավարտվում ստեղծել օպտիկական resonator է Fabry - Pérot ինտերֆերոմետրի. Ֆոտոն անցնող խոռոչի առաջացնել Recombination ճառագայթում կավելանա, եւ կսկսի սերնդին: Նրանք օգտագործվում են լազերային ցուցիչ, CD- ի եւ DVD- նվագարկիչներ, ինչպես նաեւ օպտիկամանրաթելային.

Ցածր հոսանքի լազերներ եւ պինդ լազերներ ունեցող արտաքին խոռոչի համար առաջացնող կարճ իմպուլսներ կարող համաժամանակացնել միջոցառումներ:

կիսահաղորդչային լազերներ ունեցող արտաքին խոռոչի, որը կազմված էր լազերային diode, որը դեր է կազմի ստանձնել միջին ավելի լազերային-ռեզոնատորի. Ընդունակ են փոփոխվող ալիքի երկարության եւ ունեն նեղ արտանետումների խումբը:

Ներարկման լազերներ են կիսահաղորդչային տարածաշրջանը ռադիացիայի լայն խմբի, կարող է առաջացնել ցածր որակի ճառագայթով իշխանության մի քանի Watts. Այն բաղկացած է մի բարակ ակտիվ շերտի տրամադրված միջեւ P- ի եւ n-շերտ կազմող կրկնակի heterojunction: Մեխանիզմը բանտարկության լույսի կողային ուղղությամբ բացակայում է, որը հանգեցնում է բարձր beam ellipticity եւ անընդունելի բարձր շեմի հոսանքների:

Հզոր diode arrays, որը բաղկացած է մի զանգված, դիոդներ, լայնաշերտ կապի, որն ի վիճակի է արտադրել ճառագայթով միջակ որակի իշխանության տասնյակ Վտ:

Հզոր երկչափ մատրիցներ են դիոդներ կարող է առաջացնել մի ուժը հարյուր հազարավոր Watts.

Մակերեւութային-emitting լազերներ (VCSEL) emitting թեթեւ արտադրանքի ճառագայթով որակը մի քանի milliwatts ուղղահայաց է ափսեի. Ճառագայթային մակերեւույթը Resonator հայելու կիրառվում է ձեւով շերտերի մեջ dynes ¼ ալիքի տարբեր ռեֆրակցիոն ցուցանիշների: Մեկ չիպերի կարող է կատարվել մի քանի հարյուր լազերներ, որը բացում է հնարավորությունը զանգվածային արտադրության.

C VECSEL լազերներ օպտիկական էներգիայի մուտքագրման եւ արտաքին resonator, որը կարող է արտադրող ճառագայթով լավ որակի իշխանության մի քանի Վտ մի ռեժիմում փական:

Աշխատանքային կիսահաղորդչային լազերային քվանտային կասկադը տեսակը հիման վրա Տրանզիշնզ ներսում խմբերի (ի տարբերություն interband): Այս սարքերը արտադրել է միջին շրջանի ինֆրակարմիր սպեկտրի, երբեմն Տերահերցային տիրույթում: Նրանք օգտագործվում են, օրինակ, քանի որ գազի անալիզատորներով:

Կիսահաղորդչային լազերներ: Դիմումը եւ հիմնական ասպեկտները

Բարձր հզորության diode լազերային հետ բարձր է էլեկտրական pumped է չափավոր լարման օգտագործվում են որպես բարձր արդյունավետ միջոցների մատակարարման էներգետիկայի կիսահաղորդչային լազերներ.

Կիսահաղորդչային լազերներ կարող է գործել մի մեծ շարք հաճախականությունների, որը ներառում է տեսանելի, մոտ ինֆրակարմիր եւ միջին ինֆրակարմիր մասը սպեկտրի. Ստեղծվել սարքեր է նաեւ փոխել izducheniya հաճախականությունը:

Լազերային դիոդներ կարող են արագ անցնել եւ տոնայնությունից օպտիկական ուժ է, որ այն օգտագործվում է օպտիկամանրաթելային կապի գծերի հաղորդակն:

Այս հատկանիշները են արել կիսահաղորդչային լազերներ են տեխնոլոգիապես առավել կարեւոր տեսակը MASer: Նրանք օգտագործվում են:

• ա Հեռուստաչափիչ սենսորների, pyrometers, օպտիկական բարձրաչափն, rangefinders, տեսարժան վայրեր, holography;
• մանրաթել օպտիկական փոխանցման համակարգեր եւ տվյալների պահպանման, կոհերենտ կապի համակարգերի.
• լազերային տպիչների, վիդեո պրոեկտորներ, ցուցիչների, բար կոդը Սկաներ, պատկերի Սկաներ, CD նվագարկիչներ (DVD, CD, Blu-Ray),
• անվտանգության համակարգեր, քվանտային կրիպտոգրաֆիա, ավտոմատացման, ցուցանիշների.
• ի օպտիկական չափագիտության եւ spectroscopy;
• վիրաբուժության, ատամնաբուժության, կոսմետոլոգիա, թերապիա.
• ջրի մաքրման, նյութական քննության, պոմպային պինդ պետական լազերներ, վերահսկողությունը քիմիական ռեակցիաների արդյունաբերական տեսակավորման, Արդյունաբերական մեքենաներ, այրման համակարգեր եւ հակաօդային պաշտպանության համակարգերի.

իմպուլսային

Առավել կիսահաղորդչային լազերային առաջացնում է շարունակական ճառագայթով: Շնորհիվ կարճ ժամանակահատվածի էլեկտրոնների անցկացնելու մակարդակով նրանք չեն, շատ հարմար է գեներացնող Q-անցել իմպուլսներ, բայց համարյա-շարունակական ռեժիմ շահագործման կարող է զգալիորեն մեծացնել քվանտային գեներատոր իշխանությունը: Ի լրումն, կիսահաղորդչային լազերներ կարող է օգտագործվել է սերնդի ultrashort իմպուլսի ռեժիմ-կողպված կամ անջատումների է շահի: Միջին հոսանքի կարճ իմպուլսներ, սովորաբար սահմանափակվում է մի քանի milliwatts բացառությամբ VECSEL-օպտիկապես pumped լազերներ, որը արտադրանքի wattage չափված picosecond իմպուլսներ հաճախականությամբ է տասնյակ gigahertz:

Մոդուլյացիան եւ կայունացման

Առավելությունն կարճ նստավայրը էլեկտրոն է անցկացնելու խմբի կիսահաղորդչային լազերների է ունակությունն է ելեվեջել բարձր հաճախականություն, որը պետք VCSEL-լազերներ գերազանցում է 10 ԳՀց: Այն արդեն օգտագործվել է օպտիկական տվյալների փոխանցման, spectroscopy, լազերային կայունացման: