Semiconductor Laser: mga uri ng mga aparato, operating prinsipyo, ang paggamit ng

Semiconductor Laser ay quantum generators batay semiconductor aktibong daluyan, kung saan ang optical paglaki sa pamamagitan ng stimulated emission ay nilikha sa transition sa pagitan ng quantum antas ng enerhiya sa isang mataas na konsentrasyon ng libreng charge carrier sa lugar.

Semiconductor laser: prinsipyo ng operasyon

Karaniwan, ang karamihan ng mga electron na matatagpuan sa antas ng valency. Sa panahon na diskarte enerhiya poton na lalampas sa enerhiya band gap, isang semiconductor, electron dumating sa estado ng paggulo, at pagka pinapatid ang ipinagbabawal zone, lumipat sa isang libreng zone, sa pagtuon sa kanyang mas mababang mga gilid. Kasabay nito, hole nabuo sa antas ng valence, tumataas sa kanyang itaas na hangganan. Ang mga electron sa libreng zone muling pagsamahin sa butas, radiate ng enerhiya katumbas ng enerhiya ng luslos zone, sa anyo ng mga photons. Recombination ay maaaring pinahusay na sa pamamagitan ng photons na may sapat na antas ng enerhiya. De-numerong paglalarawan ay tumutugon sa pamamahagi function na Fermi.

aparato

Ang semiconductor laser aparato ay isang laser diode pumped electron enerhiya at mga butas sa lugar p-n-transition - ang punto ng contact na may mga kondaktibo semiconductor p- at n-uri. Higit pa rito, may mga semiconductor lasers na may optical enerhiya input na kung saan ang sinag ay nabuo sa pamamagitan ng pagsipsip ng mga photons ng ilaw at kaskad lasers, na kung saan ay batay sa mga transition sa loob ng zone.

kaayusan

Typical compounds na ginagamit sa semiconductor Laser at iba pang optoelectronic aparato, tulad ng sumusunod:

• galyum arsenide;
• galyum pospayd;
• galyum nitride;
• indium pospayd;
• indium galyum arsenide;
• galyum aluminyo arsenide;
• galyum-indium galyum nitride;
• pospayd, galyum-indium.

haba ng daluyong

Ang mga compounds - direct-gap Semiconductors. Indirect- (silikon) ay hindi naglalabas ng liwanag na may sapat na lakas at kahusayan. Ang wavelength ng ang radiation ng diode laser ay depende sa enerhiya ng mga poton enerhiya ay nalalapit band gap ng partikular na tambalan. Ang 3- at 4-bahagi semiconductor compounds enerhiya band gap ay maaaring patuloy na iba-iba sa loob ng isang malawak na hanay. Sa AlGaAs = Al _x Ga _1-x Tulad, halimbawa, ang pagtaas ng aluminum nilalaman (pagtaas sa x) ay ang epekto ng pagtaas sa enerhiya band puwang.

Habang ang mga pinaka-karaniwang mga semiconductor lasers gumana sa malapit infrared na bahagi ng spectrum, ang ilang naglalabas ng red (galyum indium pospayd), asul o lilang (galyum nitride) kulay. Average infrared semiconductor laser (lead selenide) at kaskad lasers.

organic Semiconductors

Bukod sa itaas tulagay compounds ay maaaring gamitin at organic. Naaangkop na teknolohiya ay pa rin sa ilalim ng pag-unlad, ngunit nito unlad pangako sa makabuluhang bawasan ang gastos ng produksyon ng Laser. Sa ngayon, lamang na binuo organic lasers na may optical enerhiya input at mataas na pagganap electric pump ay hindi pa naabot.

uri ng hayop

Sa pamamagitan ng isang mayorya ng mga semiconductor laser na may iba't ibang mga parameter at application halaga.

Maliit na laser diodes makabuo ng isang poste ng mataas na kalidad mechanical radiation na kung saan ang kapangyarihan saklaw mula sa ilang 100-500 milliwatts. ang laser diode chip ay isang manipis na hugis-parihaba plato, na kung saan ay nagsisilbi bilang isang weyb gayd, dahil ang radiation limitado sa isang maliit na espasyo. Crystal doped sa magkabilang panig upang lumikha ng isang pn-transition ng isang malaking lugar. Ang makintab na dulo lumikha ng isang optical risoneytor ng isang Fabry - Perot interferometer. Photon pagpasa sa pamamagitan ng cavity na maging sanhi recombination radiation ay taasan, at ay magsisimula sa henerasyon. Sila ay ginagamit sa laser pointer, CD- at DVD-player, pati na rin ang fiber optic.

Mababang kapangyarihan lasers at solid lasers na may isang panlabas na lukab para sa pagbuo ng maikling pulses ay maaaring i-synchronize ang mga kaganapan.

semiconductor lasers na may isang panlabas na lukab binubuo ng isang laser diode, na kung saan ay gumaganap ng isang papel sa ang komposisyon ng daluyan makakuha ng mas maraming laser-risoneytor. May kakayahang pagbabago habang-alon at magkaroon ng isang makitid na pagpapalabas band.

Injection lasers ay semiconductor rehiyon ng radiation sa isang malawak na band, maaari bumuo ng isang mababang Kalidad beam kapangyarihan ng ilang Watts. Binubuo ito ng isang manipis na aktibong layer itapon sa pagitan ng p- at n-layer, na bumubuo ng isang double heterojunction. Ang mekanismo ng pagkakulong ng liwanag sa pag-ilid direksyon ay nawawala, na nagreresulta sa mataas na beam ellipticity at walang habas na threshold alon.

Napakahusay na diode array, na binubuo ng isang array ng mga diodes, broadband, na may kakayahang paggawa ng isang poste ng kainaman Kalidad kapangyarihan ng sampu-sampung Watts.

Napakahusay na dalawang-dimensional array ng mga diodes ay maaaring bumuo ng isang kapangyarihan ng daan-daang libong Watts.

Ibabaw-emitting lasers (VCSEL) na nagpapalabas ng liwanag output sinag kalidad sa ilang milliwatts patayo sa plato. Sa radiation ibabaw ng risoneytor mirror ay inilapat sa anyo ng mga layer sa dynes ¼ alon na may iba't ibang repraktibo mga indeks. Sa isang solong chip ay maaaring gawin ng ilang daang lasers, na kung saan ay bubukas up ang posibilidad ng mass production.

C VECSEL lasers optical enerhiya input at isang panlabas na risoneytor may kakayahang pagbuo ng isang poste ng magandang kalidad ng kapangyarihan ng ilang Watts sa isang pagla-lock mode.

Work semiconductor laser type kaskad batay sa mga transition sa loob ng banda (sa kaibahan sa interband). Mga aparatong ito naglalabas sa gitna rehiyon ng infrared spectrum, minsan nasa hanay terahertz. Sila ay ginagamit, halimbawa, tulad ng gas analyzers.

Semiconductor Laser: ang application at ang pangunahing mga aspeto ng

High-kapangyarihan diode lasers na may mataas na electrically pumped sa katamtamang voltages ay ginagamit bilang napakabisang paraan ng supplying enerhiya solid lasers estado.

Semiconductor lasers ay maaaring gumana sa isang malaking hanay ng mga frequency na kasama ang mga nakikita, malapit sa infrared at middle infrared na bahagi ng spectrum. Nilikha device upang ring baguhin izducheniya frequency.

Laser diodes ay maaaring mabilis na lumipat at pahinain ang optical kapangyarihan na ginagamit sa fiber optic linya ng komunikasyon transmitters.

Ang mga katangian na ginawa semiconductor laser ay technologically ang pinakamahalagang uri ng maser. Sila ay ginagamit:

• isang telemetry sensors, pyrometers, optical altimetro, rangefinders, pasyalan, holograpya;
• sa fiber optical systems transmission at data imbakan, magkaugnay na mga sistema ng komunikasyon;
• laser printer, video projectors, payo, bar code scanner, imahe scanner, CD-player (DVD, CD, Blu-Ray);
• sa mga sistema ng seguridad, sa kabuuan ng cryptography, Automation, nag tagapagpabatid;
• sa optical metrolohiya at spectroscopy;
• sa surgery, pagpapagaling ng mga ngipin, cosmetology, therapy;
• water purification, materyal handling, pumping ng solid lasers estado, kontrol ng mga reaksyon kemikal sa pang-industriyang pag-uuri, pang-industriya makinarya, ignisyon system, at air defense system.

pulse output

Karamihan sa mga semiconductor laser ay bumubuo ng isang tuloy-tuloy na beam. Dahil sa maikling tagal ng pamamalagi ng mga electron sa antas ng kondaktibiti, ang mga ito ay hindi masyadong angkop para sa henerasyon ng mga pulses ng isang Q-inililipat, ngunit mala-tuloy-tuloy na mode ng operasyon ay maaaring makabuluhang taasan ang kapangyarihan ng laser. Sa karagdagan, semiconductor lasers ay maaaring gamitin para sa mga henerasyon ng mga ultrashort pulse mode-lock o switching ng pakinabang. Average power maikling pulses, karaniwang limitado sa isang ilang milliwatts maliban VECSEL-optically pumped lasers, na output wattage sinusukat picosecond pulses na may isang dalas sa libu-gigahertz.

Modulasyon at stabilize

Ang bentahe ng maikling residence elektron sa pagpapadaloy band ng lasers semiconductor ay ang kakayahan upang pahinain ang mataas na dalas na kung saan ay may VCSEL-lasers ay lumampas sa 10 GHz. Ito ay ginagamit sa optical data transmission, spectroscopy, laser pagpapapanatag.