Lasers Semiconductor: ປະເພດຂອງອຸປະກອນ, ຫຼັກການປະຕິບັດການ, ການນໍາໃຊ້ຂອງ

lasers Semiconductor ມີທົ່ວໄປໃນ quantum ອີງສານກຶ່ງຕົວນໍາການເຄື່ອນໄຫວຂະຫນາດກາງ, wherein ໄດ້ຂະຫຍາຍແສງໂດຍການປ່ອຍອາຍພິດກະຕຸ້ນຖືກສ້າງຕັ້ງຂື້ນໃນການປ່ຽນແປງລະຫວ່າງລະດັບພະລັງງານ quantum ຢູ່ຄວາມເຂັ້ມຂົ້ນສູງຂອງອຸປະກອນທີ່ຮັບຜິດຊອບຢູ່ໃນເຂດພື້ນທີ່.

laser Semiconductor: ຫຼັກການຂອງການປະຕິບັດງານ

ຕາມປົກກະຕິ, ສ່ວນໃຫຍ່ຂອງເອເລັກໂຕຣນິກທີ່ຕັ້ງຢູ່ໃນລະດັບເວເລນໄດ້. ໃນລະຫວ່າງວິທີການພະລັງງານ photon ເກີນຊ່ອງຫວ່າງວົງພະລັງງານ, ສານກຶ່ງຕົວນໍາເປັນ, ເອເລັກໂຕຣນິກເຂົ້າໄປໃນລັດຂອງຕື່ນເຕັ້ນແລະຫມົດສະພາບຂອງເຂດເປັນຜູ້ຖືກຫ້າມ, ການເຄື່ອນຍ້າຍເຂົ້າໄປໃນເຂດຟຣີ, concentrating ຢູ່ແຂບຕ່ໍຂອງຕົນ. ພ້ອມດຽວກັນ, ຂຸມສ້າງຕັ້ງຂຶ້ນໃນລະດັບເວເລນ, ເພີ່ມຂຶ້ນໄປຊາຍແດນເທິງຂອງຕົນ. ອິເລັກຕອນໃນເຂດຟຣີ recombine ທີ່ມີຮູ, ທີ່ແຜ່ອອກພະລັງງານເທົ່າທຽມກັນກັບພະລັງງານຂອງເຂດ rupture ໄດ້, ໃນຮູບແບບຂອງ photons. ການລຽງຄືນໃຫມ່ສາມາດໄດ້ຮັບການປັບປຸງໂດຍ photons ກັບລະດັບພະລັງງານພຽງພໍ. ຄໍາອະທິບາຍຈໍານວນຫລາຍເທົ່າກັບການທໍາງານຂອງການແຜ່ກະຈາຍ Fermi.

ອຸປະກອນ

laser ເຄື່ອງ semiconductor ເປັນ diode laser pumped ອິເລັກຕອນພະລັງງານແລະຂຸມໃນບໍລິເວນຂອງ p-n-ການປ່ຽນແປງໄດ້ - ຈຸດຂອງການພົວພັນກັບ p-ສານກຶ່ງຕົວນໍາການດໍາເນີນການແລະ n ປະເພດໄດ້. ຍິ່ງໄປກວ່ານັ້ນ, ມີ lasers ສານກຶ່ງຕົວນໍາທີ່ມີວັດສະດຸປ້ອນພະລັງງານແສງທີ່ beam ໄດ້ຖືກສ້າງຕັ້ງຂຶ້ນໂດຍການດູດຊຶມຂອງ photons ຂອງແສງສະຫວ່າງແລະ quantum lasers cascade, ເຊິ່ງແມ່ນອີງໃສ່ການປ່ຽນແປງພາຍໃນເຂດເຫຼົ່ານັ້ນ.

ໂຄງສ້າງ

ທາດປະສົມທີ່ໃຊ້ໃນ lasers semiconductor ແລະອຸປະກອນ Optoelectronic ອື່ນໆ, ດັ່ງຕໍ່ໄປນີ້:

• arsenide ແກລະລຽມ;
• phosphide ແກລະລຽມ;
• nitride ແກລະລຽມ;
• phosphide ອິນດຽມ;
• arsenide ແກລະລຽມອິນດຽມ;
• ແກລະລຽມອາລູມິນຽມ arsenide;
• nitride ແກລະລຽມ, ອິນດຽມ, ແກລະລຽມ;
• phosphide, ແກລະລຽມ, ອິນດຽມ.

wavelength

ທາດປະສົມເຫຼົ່ານີ້ - ເຊມິຄອນດັກກົງຊ່ອງຫວ່າງ. Indirect- (ຊິລິຄອນ) ບໍ່ເປ່ງແສງທີ່ມີຜົນບັງຄັບໃຊ້ແລະປະສິດທິພາບພຽງພໍ. ການ wavelength ຂອງ ລັງສີ ຂອງ laser diode ທີ່ ຂຶ້ນກັບພະລັງງານຂອງພະລັງງານ photon ດັ່ງກ່າວວິທີການຊ່ອງຫວ່າງວົງຂອງສານປະກອບສະເພາະໃດຫນຶ່ງໄດ້. The 3 ແລະ 4 ອົງປະກອບພະລັງງານທາດປະສົມສານກຶ່ງຕົວນໍາວົງຊ່ອງຫວ່າງອາດຈະແຕກຕ່າງກັນຢ່າງຕໍ່ເນື່ອງໃນໄລຍະລະດັບຄວາມກ້ວາງ. ໃນ AlGaAs = Al _x Ga _{1- x} ຖານະເປັນ, ສໍາລັບການຍົກຕົວຢ່າງ, ເພີ່ມທະວີເນື້ອໃນອາລູມິນຽມ (ເພີ່ມຂຶ້ນໃນ x) ມີຜົນກະທົບຂອງການເພີ່ມຂຶ້ນໃນຊ່ອງຫວ່າງວົງພະລັງງານໄດ້.

ໃນຂະນະທີ່ແສງເລເຊີ semiconductor ທົ່ວໄປທີ່ສຸດປະຕິບັດງານຢູ່ໃນພາກສ່ວນຢູ່ໃກ້ infrared ຂອງ spectrum ໄດ້, ບາງ emit ສີແດງ (ແກລະລຽມອິນດຽມ phosphide), ສີຟ້າຫລືສີມ່ວງ (ແກລະລຽມ nitride) ສີ. ສະເລ່ຍ laser infrared ສານກຶ່ງຕົວນໍາ (selenide ນໍາ) ແລະ lasers cascade quantum.

semiconductors ອົງການຈັດຕັ້ງ

ນອກຈາກທາດປະສົມອະນົງຄະທາດເທິງອາດຈະໄດ້ຮັບການນໍາໃຊ້ອົງການຈັດຕັ້ງ. ເຕັກໂນໂລຊີທີ່ເຫມາະສົມແມ່ນຍັງຢູ່ພາຍໃຕ້ການພັດທະນາ, ແຕ່ການພັດທະນາຂອງຕົນໄດ້ສັນຍາທີ່ຈະລົດຄ່າໃຊ້ຈ່າຍຂອງການຜະລິດຂອງ lasers ໄດ້. ເຖິງຕອນນັ້ນ, ພັດທະນາພຽງແຕ່ lasers ອົງການຈັດຕັ້ງທີ່ມີການປ້ອນຂໍ້ມູນພະລັງງານແສງແລະ pump ໄຟຟ້າປະສິດທິພາບສູງຍັງບໍ່ທັນໄດ້ບັນລຸໄດ້.

ຊະນິດ

ໂດຍສຽງຂອງ lasers semiconductor ກັບຕົວກໍານົດການທີ່ແຕກຕ່າງກັນແລະຄຸນຄ່າຄໍາຮ້ອງສະຫມັກເປັນ.

diodes laser ຂະຫນາດນ້ອຍຜະລິດ beam ຂອງ radiation ກົນຈັກຄຸນນະພາບສູງມີພະລັງງານລະດັບຈາກສອງສາມຮ້ອຍຫ້າຮ້ອຍ milliwatts ໄດ້. ໄດ້ chip laser diode ເປັນແຜ່ນມຸມສາກບາງ, ຊຶ່ງກາຍເປັນຕ່ອງໂສ້ເປັນ waveguide ເປັນ, ນັບຕັ້ງແຕ່ລັງສີຈໍາກັດພື້ນທີ່ຂະຫນາດນ້ອຍ. Crystal ຢາກັບທັງສອງດ້ານເພື່ອສ້າງ pn, ການປ່ຽນແປງຂອງພື້ນທີ່ຂະຫນາດໃຫຍ່. ສົ້ນໂປໂລຍສ້າງ resonator ແສງຂອງ Fabry - interferometer Perot. Photon ຜ່ານຢູ່ຕາມໂກນໄດ້ເພື່ອເຮັດໃຫ້ເກີດລັງສີການລຽງຄືນໃຫມ່ຈະເພີ່ມຂຶ້ນ, ແລະຈະເລີ່ມຕົ້ນການຜະລິດ. ເຂົາເຈົ້າໄດ້ຖືກນໍາໃຊ້ໃນ pointer laser, ແຜ່ນແລະດີວີດີ, ຜູ້ນ, ເຊັ່ນດຽວກັນກັບເສັ້ນໃຍແກ້ວນໍາແສງ.

lasers ພະລັງງານຕ່ໍາແລະ lasers ແຂງທີ່ມີຢູ່ຕາມໂກນພາຍນອກສໍາລັບການສ້າງກໍາມະຈອນເຕັ້ນສັ້ນອາດ synchronize ເຫດການ.

lasers ສານກຶ່ງຕົວນໍາມີຢູ່ຕາມໂກນພາຍນອກປະກອບດ້ວຍ diode laser, ທີ່ມີບົດບາດພາລະບົດບາດໃນອົງປະກອບຂອງການເພີ່ມຂະຫນາດກາງເພີ່ມເຕີມ laser-resonator ໄດ້. ຄວາມສາມາດຂອງການປ່ຽນແປງຄວາມຍາວຄື່ນແລະມີວົງການປ່ອຍອາຍພິດແຄບ.

lasers ການສັກຢາມີພາກພື້ນ semiconductor ຂອງລັງສີໃນວົງກວ້າງຂວາງ, ສາມາດສ້າງເປັນພະລັງງານແສງຄຸນະພາບຕ່ໍາຂອງຫຼາຍວັດ. ມັນປະກອບດ້ວຍຊັ້ນມີການເຄື່ອນໄຫວບາງ disposed ລະຫວ່າງ p- ແລະ n-layer, ກອບເປັນຈໍານວນ heterojunction double. ກົນໄກຂອງ confinement ຂອງແສງສະຫວ່າງໃນທິດທາງຂ້າງຕົວຂອງໂຕແມ່ນຂາດຫາຍໄປ, ຊຶ່ງຈະສົ່ງຜົນໃນແຜ່ນໃບຮູບຮີ beam ສູງແລະປະຈຸບັນໃກ້ຈະເຂົ້າສູ່ສູງຍອມຮັບ.

arrays diode ປະສິດທິພາບ, ປະກອບມີຂບວນການ diodes, ຄວາມໄວສູງ, ສາມາດຜະລິດ beam ຂອງພະລັງງານຄຸນນະພາບ mediocre ຂອງສິບຂອງວັດໄດ້.

ປະສິດທິພາບອາເລສອງມິຕິລະດັບຂອງ diodes ສາມາດສ້າງພະລັງງານຫຼາຍຮ້ອຍຄົນພັນຂອງວັດໄດ້.

ດ້ານ emitting lasers (VCSEL) emitting ຄຸນນະພາບ beam ແສງສະຫວ່າງໃນຫຼາຍ milliwatts ຕັ້ງສາກກັບແຜ່ນໄດ້. ຢູ່ດ້ານລັງສີຂອງບ່ອນແລກປ່ຽນຄວາມ resonator ໄດ້ຖືກນໍາໃຊ້ໃນຮູບແບບຂອງຂັ້ນຕອນໃນ DynEd ¼ຄື້ນກັບທີ່ແຕກຕ່າງກັນ ດັດສະນີ refractive. ໃນ chip ດຽວສາມາດເຮັດຫຼາຍຮ້ອຍ lasers, ຊຶ່ງເປີດຂຶ້ນຄວາມເປັນໄປໄດ້ຂອງການຜະລິດຕັ້ງມະຫາຊົນ.

C VECSEL lasers ວັດສະດຸປ້ອນພະລັງງານແສງແລະເປັນ resonator ພາຍນອກສາມາດສ້າງ beam ຂອງພະລັງງານຄຸນນະພາບທີ່ດີຂອງຫຼາຍວັດທີ່ເປັນລັອກຮູບແບບ.

ເຮັດວຽກສານກຶ່ງຕົວນໍາ laser ປະເພດ quantum cascade ອີງໃສ່ການປ່ຽນແປງພາຍໃນວົງດົນຕີທີ່ໄດ້ (ໃນທາງກົງກັນຂ້າມກັບ interband ໄດ້). ອຸປະກອນເຫລົ່ານີ້ເປ່ງໃນພູມິພາກກາງຂອງ spectrum infrared, ບາງຄັ້ງໃນລະດັບ terahertz ໄດ້. ເຂົາເຈົ້າໄດ້ຖືກນໍາໃຊ້, ຍົກຕົວຢ່າງ, ເປັນການວິເຄາະອາຍແກັສ.

Semiconductor lasers: ຄໍາຮ້ອງສະຫມັກຂອງ ແລະລັກສະນະຕົ້ນຕໍຂອງ

lasers diode ສູງພະລັງງານທີ່ມີສູງ pumped ໄຟຟ້າທີ່ແຮງດັນໄຟຟ້າລະດັບປານກາງໄດ້ຖືກນໍາໃຊ້ເປັນວິທີການປະສິດທິພາບສູງຂອງການສະຫນອງພະລັງງານ lasers ລັດທີ່ຫມັ້ນຄົງ.

lasers Semiconductor ສາມາດປະຕິບັດງານຢູ່ໃນລະດັບຂະຫນາດໃຫຍ່ຂອງຄວາມຖີ່ທີ່ມີການເບິ່ງເຫັນ, ໃກ້ສ່ວນ infrared infrared ແລະກາງຂອງ spectrum ໄດ້. ອຸປະກອນສ້າງຕັ້ງຂຶ້ນເພື່ອຍັງມີການປ່ຽນແປງຄວາມຖີ່ izducheniya.

diodes Laser ຢ່າງວ່ອງໄວສາມາດສະຫຼັບແລະປັບໄດ້ພະລັງງານແສງທີ່ຖືກນໍາໃຊ້ໃນໃຍແກ້ວນໍາແສງສາຍການສື່ສານການສົ່ງສັນຍານ.

ລັກສະນະເຫຼົ່ານີ້ໄດ້ເຮັດ lasers semiconductor ມີເຕັກໂນໂລຊີຊະນິດທີ່ສໍາຄັນທີ່ສຸດຂອງ maser. ເຂົາເຈົ້າໄດ້ຖືກນໍາໃຊ້:

• ເປັນ sensors telemetry, pyrometers, altimeter ແສງ, rangefinders ຖານທີ່ທ່ອງທ່ຽວ, ພາບສາມມິຕິ;
• ໃນເສັ້ນໄຍລະບົບເກຍແສງແລະການເກັບຮັກສາຂໍ້ມູນ, ລະບົບການສື່ສານທີ່ສອດຄ່ອງ;
• ເຄື່ອງພິມເລເຊີ, ໂປເຈັກເຕີວິດີໂອ, ຊີ້ສະແກນບາໂຄ້ດສະແກນເນີຮູບພາບ, ຊີດີ, ເຄື່ອງຫຼິ້ນ (ດີວີດີ, ຊີດີ, Blu-Ray);
• ໃນລະບົບຄວາມປອດໄພ, cryptography quantum, ອັດຕະໂນມັດ, ຫຸ້ນ;
• ໃນ metrology ແສງແລະສະເປກ;
• ໃນການຜ່າຕັດ, dentistry, cosmetology, ການປິ່ນປົວດ້ວຍ;
• ການກັ່ນຕອງນ້ໍາ, ວຽກຈັດການວັດສະດຸ, pumping ຂອງ lasers solid state, ການຄວບຄຸມຂອງຕິກິລິຍາທາງເຄມີໃນການຮຽງລໍາດັບອຸດສາຫະກໍາ, ເຄື່ອງຈັກອຸດສາຫະກໍາ, ລະບົບປະກາຍໄຟ, ແລະລະບົບປ້ອງກັນທາງອາກາດ.

ຜົນຜະລິດກໍາມະຈອນ

laser ສານກຶ່ງຕົວນໍາສ່ວນໃຫຍ່ສ້າງ beam ຢ່າງຕໍ່ເນື່ອງ. ເນື່ອງຈາກການທີ່ໃຊ້ເວລາຢູ່ອາໄສໂດຍຫຍໍ້ກ່ຽວກັບອິເລັກຕອນດໍາເນີນການຢູ່ໃນລະດັບທີ່ເຂົາເຈົ້າແມ່ນບໍ່ເຫມາະສົມທີ່ສຸດສໍາລັບການສ້າງເປັນ Q-ປ່ຽນກໍາມະຈອນເຕັ້ນ, ແຕ່ຮູບແບບການຈ່າຍນອກລະບົບຢ່າງຕໍ່ເນື່ອງຫລາຍສາມາດເພີ່ມກໍາເນີດໄຟຟ້າ quantum. ໃນນອກຈາກນັ້ນ, lasers ສານກຶ່ງຕົວນໍາອາດຈະຖືກນໍາໃຊ້ສໍາລັບການຜະລິດຂອງ UltraShort ກໍາມະຈອນຮູບແບບລັອກຫຼືສະຫຼັບການເພີ້ມຂຶ້ນໄດ້. ພະລັງງານສະເລ່ຍກໍາມະຈອນເຕັ້ນສັ້ນ, ປົກະຕິກັບບໍ່ພໍເທົ່າໃດ milliwatts ຍົກເວັ້ນ lasers VECSEL-optically pumped, ຊຶ່ງກໍາລັງໄຟອອກວັດກໍາມະຈອນເຕັ້ນ picosecond ກັບຄວາມຖີ່ໃນສິບ gigahertz ໄດ້.

Modulation ແລະສະຖຽນລະພາບ

ປະໂຫຍດຂອງເອເລັກໂຕຣນິກຢູ່ອາໄສສັ້ນໃນວົງການນໍາຂອງ lasers ສານກຶ່ງຕົວນໍາເປັນຄວາມສາມາດໃນການປັບຄວາມຖີ່ຂອງການສູງທີ່ມີ VCSEL, lasers ເກີນ 10 GHz. ມັນໄດ້ຖືກນໍາໃຊ້ໃນລະບົບສາຍສົ່ງຂໍ້ມູນແສງ, ສະເປກສະຖຽນລະພາບ laser.