Halfgeleier lasers: tipes apparaat, die werksbeginsel, die gebruik van

Halfgeleier lasers is kwantum kragopwekkers gebaseer halfgeleier aktiewe medium waarin die optiese versterking deur gestimuleerde emissie is geskep op die oorgang tussen die kwantum energievlakke op 'n hoë konsentrasie van gratis ladingdraers in die gebied.

Halfgeleier laser: beginsel van werking

Gewoonlik, die meerderheid van elektrone geleë op die valensie vlak. Tydens benadering foton energie meer as die energie bandgaping, 'n halfgeleier, elektrone kom in die staat van opwekking, en die oortreding van die verbode gebied, beweeg in 'n vrye sone, konsentreer op sy onderste rand. Gelyktydig, 'n gat gevorm in die valensie vlak, styg na die boonste grens. Die elektrone in die vrye sone herkombineer met gate, uitstraal energie gelyk aan die energie van die verbreking zone, in die vorm van fotone. Rekombinasie kan verbeter word deur fotone met genoegsame energie vlak. Numeriese beskrywing stem ooreen met die Fermi verspreiding funksie.

toestel

Die halfgeleier laser toestel is 'n laser diode gepomp energie elektrone en gate in die gebied p-n-oorgang - die punt van kontak met die geleidende halfgeleier p en N-tipe. Verder is daar halfgeleier lasers met optiese energie insette waarin die bundel is wat gevorm word deur die absorpsie van fotone van lig en kwantum waterval lasers, wat gebaseer is op die oorgange binne die sones.

struktuur

Tipiese verbindings gebruik in halfgeleier lasers en ander optiese toestelle, soos volg:

• galliumarsenied;
• gallium phosphide;
• gallium nitried;
• indiumfosfied;
• indium galliumarsenied;
• gallium aluminium arsenide;
• gallium-indium-gallium nitried;
• phosphide, gallium-indium.

golflengte

Hierdie verbindings - direct-gaping halfgeleiers. Indirect- (silikon) nie lig genoeg krag en doeltreffendheid uitstraal. Die golflengte van die bestraling van die diode laser hang af van die energie van die foton energie benader die bandgaping van die spesifieke mengsel. Die 3- en 4-komponent halfgeleier verbindings energie bandgaping kan voortdurend gewissel oor 'n wye verskeidenheid wees. Op AlGaAs = Al _x Ga _1-x Soos, byvoorbeeld, die verhoging van aluminium inhoud (toename in x) het die effek van toename in die energie-band gaping.

Terwyl die mees algemene halfgeleier lasers werk in die nabye infrarooi deel van die spektrum, sommige uitstraal rooi (gallium indiumfosfied), blou of pers (gallium nitried) kleure. Gemiddelde infrarooi halfgeleier laser (lood selenide) en kwantum waterval lasers.

organiese halfgeleiers

Behalwe die bogenoemde anorganiese verbindings kan gebruik word en organiese. Toepaslike tegnologie is nog in ontwikkeling, maar die ontwikkeling daarvan beloof om aansienlik verminder die koste van produksie van lasers. Tot dusver het slegs organiese lasers met optiese energie insette en hoë-prestasie elektriese pomp is nog nie bereik ontwikkel.

spesies

Deur 'n pluraliteit van halfgeleier lasers met verskillende parameters en toepassingswaarde.

Klein laser diodes produseer 'n bundel van 'n hoë-gehalte meganiese bestraling wie se krag wissel van 'n paar 100-500 milliwatt. die laser diode chip is 'n dun vierkantige bord, wat dien as 'n golfleier, aangesien die bestraling beperk tot 'n klein ruimte. Crystal gedoteer met beide kante om 'n pn-oorgang van 'n groot gebied te skep. Die gepoleerde kante skep 'n optiese resonator van 'n Fabry - Perot interferometer. Foton wat deur die holte te veroorsaak rekombinasie bestraling sal toeneem, en sal die volgende geslag begin. Hulle word gebruik in laser pointer, CD en DVD-spelers, sowel as optiese vesel.

Lae krag lasers en soliede lasers met 'n eksterne holte vir die opwekking van kort pulse kan gebeure sinchroniseer.

halfgeleier lasers met 'n eksterne holte bestaan uit 'n laser diode, wat 'n rol in die samestelling van die wins medium meer laser-resonator speel. In staat is om die verandering van golflengtes en het 'n smal emissie band.

Inspuiting lasers is halfgeleier streek van bestraling in 'n breë band, kan 'n lae gehalte balk krag van 'n paar Watts genereer. Dit bestaan uit 'n dun aktiewe laag van die hand gesit tussen die p-en N-laag, die vorming van 'n dubbele skeef. Die meganisme van opsluiting van lig in die laterale rigting ontbreek, wat lei tot 'n hoë balk ellipticity en onaanvaarbaar hoog drumpel strome.

Kragtige diode skikkings, wat bestaan uit 'n verskeidenheid van diodes, breëband, in staat om van die vervaardiging van 'n bundel van middelmatige gehalte krag van tien watt.

Kragtige twee-dimensionele skikkings van diodes kan 'n krag van honderde duisende watt genereer.

Oppervlak-afgee lasers (VCSEL) afgee lig uitset balk gehalte in verskeie milliwatt loodreg op die bord. Op die bestraling oppervlak van die resonator spieël toegepas in die vorm van lae in Dynes ¼ golf met verskillende refraktiewe indekse. Op 'n chip kan gemaak word 'n paar honderd lasers, wat open die moontlikheid van massa produksie.

C VECSEL lasers optiese energie insette en 'n eksterne resonator in staat vir die opwekking van 'n bundel van goeie gehalte krag van 'n paar watt by 'n mode sluit.

Werk halfgeleier laser kwantum waterval tipe gebaseer op oorgange binne die bands (in teenstelling met die Inter). Hierdie toestelle uitstraal in die middel streek van die infrarooi spektrum, soms in die terahertz reeks. Hulle word gebruik, byvoorbeeld, as gas ontleder.

Halfgeleier lasers: die aansoek en die belangrikste aspekte van

Hoë-energie diode lasers met hoogs elektries by matige spanning gepomp word gebruik as hoogs doeltreffende middel van die verskaffing van energie solid state lasers.

Halfgeleier lasers kan funksioneer in 'n groot verskeidenheid van frekwensies wat die sigbare, naby infrarooi en middel infrarooi deel van die spektrum sluit. Geskep toestelle om ook izducheniya frekwensie verander.

Laser diodes kan vinnig te wissel en moduleer die optiese krag wat gebruik word in optiese vesel kommunikasie lyne senders.

Hierdie eienskappe het gemaak halfgeleier lasers is tegnologies die belangrikste tipe maser. Hulle word gebruik:

• 'n telemetrie sensors, pyrometers, optiese altimeter, rangefinders, toerisme-aantreklikhede, holografie;
• in optiese vesel transmissie stelsels en data stoor, samehangende kommunikasiestelsels;
• laserdrukkers, video projektors, wysers, bar code scanner, beeld skandeerder, CD-spelers (DVD, CD, Blu-Ray);
• in sekuriteit stelsels, kwantum kriptografie, outomatisasie, aanwysers,
• in optiese meet en spektroskopie;
• in chirurgie, tandheelkunde, cosmetologie, terapie;
• watersuiwering, materiaal hantering, pomp van vaste toestand lasers, beheer van chemiese reaksies in industriële sorteer, industriële masjinerie, ontsteking stelsels, en in die lug verdediging stelsels.

pols uitset

Die meeste halfgeleier laser genereer 'n deurlopende bundel. As gevolg van die kort verblyf tyd van elektrone in die geleidingsband vlak hulle is nie baie geskik vir die opwekking van 'n Q aangeskakel polse, maar kwasi-deurlopende modus operandi kan aansienlike verhoging van die kwantum kragopwekker krag. Daarbenewens kan halfgeleier lasers gebruik word vir die opwekking van super pols af-gesluit of skakel van die wins. Gemiddelde krag kort pulse, gewoonlik beperk tot 'n paar milliwatt behalwe-VECSEL opties gepomp lasers, wat uitset wattage gemeet pico second polse met 'n frekwensie in die tien gigahertz.

Modulasie en stabilisering

Die voordeel van kort verblyf elektron in die geleidingsband van halfgeleier lasers is die vermoë om die hoë frekwensie wat VCSEL-lasers het meer as 10 GHz moduleer. Dit is gebruik in optiese data transmissie, spektroskopie, laser stabilisering.