Pooljuhtlaseriteks: liiki seadme tööpõhimõte, kasutamine

Pooljuhtlaseriteks on quantum generaatorid põhineb pooljuhtide aktiivse keskmise, kusjuures optilise võimendamine stimuleeritud emissiooni luuakse vahelisel üleminekul kvant energiatasemete kõrges kontsentratsioonis vaba laengukandjate valdkonnas.

Pooljuhtlaserkiire: tööpõhimõte

Tavaliselt enamik elektronide asub valentsi tasandil. Ajal lähenemisviisi footoni energia ületab energia keelutsooni, pooljuhtide elektronide tulnud ergutatud ja purustamine keelatud tsoonis, liigub vabatsooni, koondades selle alumine serv. Samaaegselt auk moodustatud valentsiorbiidile tase, tõuseb selle ülemise piiri. Elektronid vabatsoonis rekombineerumise augud, kiirgava energia on võrdne energia purunemistsoon sellisel kujul, footoneid. Rekombinatsiooni saab parandada footoneid piisav energiatase. Arvuline kirjeldus vastab Fermi jaotusfunktsioon.

seade

Pooljuhtide laserseadme on laserdioodi pumbatakse energiat elektronide ja aukude ala p-n-üleminek - puutepunkti koos juhtiva pooljuhtide p- ja n-tüüpi. Peale selle on pooljuhtlaseriteks optilise energiasisend milles valgusvihu poolt moodustatud imendumist footonite valguse ja quantum kaskaadi lasereid, mis põhinevad üleminekuid vööndite piires.

struktuur

Tüüpilised ühendid, mida kasutatakse pooljuhtlaseriteks ja muud optoelekroonikaseadmetes, järgmiselt:

• galliumarseniid;
• gallium phosphide;
• galliumnitriidist;
• indiumfosfiid;
• indium galliumarseniid;
• gallium alumiiniumist arsenide;
• gallium-indium-galliumnitriidist;
• phosphide, gallium-indium.

lainepikkus

Need ühendid - otsene-lõhe pooljuhid. Indirect- (räni) ei kiirga valgust küllaldase jõuga ja tõhusust. Lainepikkus on kiirguse kohta dioodlaser sõltub energia footoni energia läheneb keelutsooni konkreetse ühendi. 3- ja 4-komponendi pooljuhtide ühendite energiat keelutsooni võib olla pidevalt varieeruda laias vahemikus. At AlGaAs = Al _x Ga _1-x As, suurendades näiteks alumiiniumi sisaldus (kasv x) mõjub suurenemine energia keelutsooni.

Ehkki enamasti pooljuhtlaseriteks tegutsevad lähisinfrapunases osa spektrist, mõned andma punast (gallium indiumfosfiid), sinine või purpurne (galliumnitriidist) värvidega. Keskmine infrapuna pooljuhtlaser (plii hõbegalliumseleniid) ja kvant kaskaadi lasereid.

orgaaniline pooljuhtide

Lisaks eespool anorgaanilised ühendeid võib kasutada ja orgaanilised. Sobivad tehnoloogia on alles väljatöötamisel, kuid selle areng lubab oluliselt vähendada tootmiskulusid lasereid. Siiani on ainult arenenud orgaaniliste laserid optilise energiat ja suure jõudlusega elektriline pump ei ole veel jõutud.

liigid

Arvukate pooljuhtlaseriteks erinevate parameetritega ja rakenduste väärtus.

Väike laserdioodidest toota kiire kvaliteetsete mehaanilise kiirguse kelle võim vahemikus paar 100-500 mW. Laseri dioodi kiip on õhuke ristkü mis toimib lainejuhis, kuna kiirguse piirduda väikese ruumi. Crystal legeeritud mõlemad pooled luua pn-üleminek suure ala. Poleeritud otsad luua optilise resonaatori ühe Fabry - Perot interferomeeter. Photon läbib õõnsuse põhjustada rekombinatsiooni kiirguse kasvab ja hakkab põlvkond. Neid kasutatakse laser pointer, CD- ja DVD-mängijad, samuti fiiberoptiliste.

Väikese võimsusega laserid ja tahket laserid välise õõnsuse genereerimiseks lühitõugete võib sünkroniseerida sündmusi.

pooljuhtlaseriteks välise õõnsuse koosneb laserdioodi, mis mängib rolli koostises võimenduse keskmise rohkem laseri resonaatori. Võimeline muutma lainepikkustel ja on kitsas emisiooniribaga.

Injection laserid on pooljuhtpiirkonna kiirguse lairiba, võib tekitada madal kvaliteet tala jõud mitmetes Watts. See koosneb õhukesest aktiivse kihi vahele paigutatud p- ja n-kihi, mille tulemusena moodustuvad double Heterosiire. Mehhanism sünnitus valguse külgsuunas puudu, mille tulemuseks on kaugtuled elliptilisus lubamatult kõrge lävi voolud.

Võimas dioodi massiivid, mis koosneb massiiv dioodid, lairiba, mis on võimelised tootma kiire keskpärase kvaliteediga võimu kümneid vatti.

Võimas kahemõõtmelised massiivid dioodid võivad tekitada võimu sadu tuhandeid vatti.

Pinna kiirgav laserid (VCSEL) valguskiirgur väljundkiire kvaliteedi mitmes millivati risti plaadi. Vastupidi kiirgus pinna resonaatori peegli kantakse vormis kihtide düüni ¼ laine erinevate murdumisnäitajatega. Ühel kiibil saab mitusada laserid, mis avab võimaluse masstootmise.

C VECSEL laserid optilise energiat ja välise resonaatori suutelised tekitama kiir kvaliteetne jõud mitmetes vatti temperatuuril töörežiimile lukustamine.

Töö pooljuhtlaserkiire quantum kaskaadi tüüp põhineb üleminekutega ansamblid (erinevalt interband). Need seadmed kiirgavad keskmises piirkonnas infrapunaspektris, mõnikord terahertskiirgurite vahemikus. Neid kasutatakse, näiteks gaasianalüsaatorite.

Semiconductor laserid: taotluse ja peamised aspektid

Suure võimsusega dioodlaserid kõrgelt elektriliselt pumbati mõõdukatel pingetel kasutatakse väga tõhus vahend energiaga varustamiseks tahkislaserid.

Pooljuhtlaseriteks võib toimida suure sagedusalas mis sisaldab nähtav, lähisinfrapunases ja keskmises infrapunases osa spektrist. Loodud seadmed muuta ka izducheniya sagedus.

Laser dioodid kiiresti vahetada ja moduleerida optilise energiat, mida kasutatakse fiiberoptiliste sideliinide saatjad.

Need omadused on teinud pooljuhtlaseriteks on tehnoloogiliselt kõige tähtsamad Maser. Neid kasutatakse:

• telemeetria andurid, pyrometers, optiline kõrgusemõõtja, kaugusmõõdikud, vaatamisväärsused, holograafia;
• fiiberoptiliste edastamise süsteemid ja andmete salvestamise, sidus sidesüsteemide;
• laser printerid, videoprojektorid, vihjeid, vöötkoodi skanner, pilt skanner, CD-mängijad (DVD, CD, Blu-Ray);
• turvasüsteemid, kvantkrüptograafia, automaatika, näitajad;
• optilises metroloogia ja spektroskoopia;
• operatsioonil, hambaravi, kosmeetikas teraapia;
• veepuhastuse, materjalikäitlus- pumpamine tahkes olekus laserid, kontrolli keemiliste reaktsioonide tööstuslikes sortimiseks, tööstusseadmete, süütesüsteemidel ja õhukaitsesüsteemid.

impulsväljundi

Enamik pooljuhtlaser genereerib pideva kiirena. Lühikese viibimise aeg elektronide juhtivuse tasemel nad ei ole väga sobiv genereerimiseks Q-lülitatakse kaunviljad, vaid kvaasipidev töörežiimi võib oluliselt suurendada quantum generaatori võimsus. Lisaks pooljuhtlaseriteks võib kasutada genereerimiseks Ülilühike impulss moodiga või kommuteerimine võimenduse. Keskmine võimsus lühitõugete, tavaliselt piirdub väheste millivatti arvatud VECSEL-optilise pumpamise lasereid, mis väljundi võimsusega mõõdetud picosecond impulsside sagedusega kümneid gigahertsi.

Modulatsioon ja stabiliseerimine

Eeliseks lühikese elukoha elektronide juhtivuse bänd pooljuhtlaseriteks on võime moduleerida kõrgsageduslik millel on VCSEL-laserid ületab 10 GHz. See on kasutatud optilise andmeedastuse spektroskoopia, laser stabiliseerimist.