FormationVidenskab

Halvlederlasere: typer af anordninger, drifts-princippet, anvendelse af

Halvlederlasere er kvante generatorer baseret halvleder aktive medium, hvor det optisk forstærkning ved stimuleret emission er skabt ved overgangen mellem kvante energiniveauer ved en høj koncentration af frie ladningsbærere i området.

Halvlederlaser: virkemåde

Normalt er de fleste af elektroner placeret på valens niveau. Under tilgang fotonenergi overstiger den energi båndgab, en halvleder, elektroner kommer i tilstanden af excitation, og bryde den forbudte zone, flytter ind i en fri zone, koncentrering ved sin nedre kant. Samtidigt et hul dannet i valensen niveau, stigende til sin øvre grænse. Elektronerne i det frie zone rekombinere med huller, udstrålende energi lig med energien af brudzonen, i form af fotoner. Rekombination kan forbedres ved fotoner med tilstrækkelig energi niveau. Numerisk beskrivelse svarer til Fermi fordelingsfunktionen.

enhed

Halvlederlaseranordningen er en laserdiode pumpet energi elektroner og huller i området p-n-overgang - kontaktpunktet med det ledende halvleder p- og n-typen. Desuden er der halvlederlasere med optisk energitilførsel i hvilken strålen dannes ved absorption af fotoner af lette og kvantekaskadelasere, som er baseret på overgangene i zonerne.

struktur

Typiske forbindelser, der anvendes i halvleder lasere og andre optoelektroniske indretninger, som følger:

  • galliumarsenid;
  • galliumphosphid;
  • galliumnitrid;
  • indiumphosphid;
  • indiumgalliumarsenid;
  • gallium aluminium arsenid;
  • gallium-indium-gallium nitrid;
  • phosphide, gallium-indium.

bølgelængde

Disse forbindelser - direkte-gap halvledere. Indirect- (silicium) ikke udsender lys med tilstrækkelig kraft og effektivitet. Bølgelængden af strålingen af diodelaseren afhænger af den energi af foton energi nærmer båndgab af den særlige forbindelse. 3- og 4-komponent halvlederforbindelser energi båndgab kan varieres trinløst over et bredt område. Ved AlGaAs = Al x Ga 1-x Som for eksempel stigende aluminiumindhold (stigning i x) har den virkning, forøgelse af energi båndgab.

Mens de mest almindelige halvleder lasere opererer i det nærinfrarøde del af spektret, nogle udsender rød (gallium indiumphosphid), blå eller lilla (gallium nitrid) farver. Gennemsnitlig infrarød halvlederlaser (blyselenid) og kvantekaskadelasere.

organiske halvledere

Udover ovenstående uorganiske forbindelser kan anvendes og økologisk. Passende teknologi er stadig under udvikling, men dens udvikling lover at reducere omkostningerne til produktion af lasere. Hidtil har kun udviklet organiske lasere med optisk energitilførsel og højtydende elektrisk pumpe er endnu ikke nået.

arter

Af en flerhed af halvlederlasere med forskellige parametre og anvendelse værdi.

Små laserdioder producere en stråle af høj kvalitet mekanisk stråling hvis magt varierer fra nogle få hundrede til fem hundrede milliwatt. laserdioden chip er en tynd rektangulær plade, der tjener som en bølgeleder, idet strålingen begrænset til et lille rum. Crystal doteret med begge sider til at skabe en pn-overgang af et stort område. De polerede ender skabe en optisk resonator af en Fabry - Pérot. Photon passerer gennem hulrummet til at forårsage rekombination stråling vil stige, og vil starte generation. De anvendes i laser pointer, CD og DVD-afspillere, samt fiberoptiske.

Lav effekt lasere og faste lasere med en ekstern kavitet til frembringelse af korte pulser kan synkronisere begivenheder.

halvlederlasere med en ekstern kavitet bestående af en laserdiode, der spiller en rolle i sammensætningen af forstærkningsmediet mere laser-resonator. Stand til at ændre bølgelængder og har en smal emission bånd.

Injektion lasere er halvlederområde af stråling i et bredt bånd, kan generere en lav kvalitet stråleeffekt af flere watt. Den består af et tyndt aktivt lag anbragt mellem p- og n-lag, der danner en dobbelt heterojunction. Mekanismen for indespærring af lys i sideretningen mangler, hvilket resulterer i fjernlys ellipticitet og uacceptabelt høje tærskel strømme.

Kraftfulde diodesystemer, bestående af et array af dioder, bredbånd, som kan frembringe en stråle af middelmådig kvalitet magt tiere af watt.

Kraftige todimensionale arrays af dioder kan generere en effekt på hundredtusinder af watt.

Overfladeemitterende lasere (VCSEL) udsender lys udgangsstråle kvalitet i flere milliwatt vinkelret på pladen. På stråling overflade af resonatoren spejl påføres i form af lag i dyn ¼ bølge med forskellige brydningsindekser. På en enkelt chip kan gøres flere hundrede lasere, hvilket åbner op for muligheden for masseproduktion.

C VECSEL lasere optisk energitilførsel og en ekstern resonator stand til at frembringe en stråle af god kvalitet magt flere watt ved en tilstand låsning.

Arbejde halvlederlaser quantum kaskade typen baseret på overgangene båndene (i modsætning til interband). Udsender disse enheder i midterområdet af det infrarøde spektrum, undertiden i terahertz området. De anvendes for eksempel som gasanalysatorer.

Semiconductor lasere: ansøgningen og de vigtigste aspekter af

Høj effekt diodelasere med stærkt elektrisk pumpet ved moderate spændinger anvendes som yderst effektivt middel til at tilføre energi faststoflasere.

Halvlederlasere kan fungere i et stort område af frekvenser, der indbefatter det synlige, nærinfrarøde og midterste infrarøde del af spektret. Skabt enheder til også ændre izducheniya frekvens.

Laserdioder kan hurtigt skifte og modulere den optiske effekt, der anvendes i fiberoptisk kommunikation linjer sendere.

Disse egenskaber har gjort halvleder lasere er teknologisk den vigtigste form for maser. De bruges:

  • en telemetri sensorer, pyrometre, optiske højdemåler, afstandsmålere, seværdigheder, holografiske;
  • i fiberoptiske transmissionssystemer og datalagring, kohærente kommunikationssystemer;
  • laserprintere, videoprojektorer, pegepinde, stregkode scanner, billede scanner, cd-afspillere (DVD, CD, Blu-Ray);
  • i sikkerhedssystemer, kvantekryptografi, automatisering, indikatorer;
  • i optisk metrologi og spektroskopi;
  • i kirurgi, tandpleje, kosmetologi, terapi;
  • vandrensning, materialehåndtering, pumpning af solid state lasere, kontrol af kemiske reaktioner i industriel sortering, industrimaskiner, tændingssystemer og luft forsvarssystemer.

pulsudgang

Mest halvlederlaser genererer en kontinuerlig stråle. På grund af den korte opholdstid af elektroner i lederflade de er ikke velegnet til generering af Q-switched impulser, men kvasi-kontinuerlig driftsmåde kan øge quantum generator magt. Desuden kan halvlederlasere anvendes til frembringelsen af ultrakort puls moduslåst eller kobling af forstærkningen. Gennemsnitlig power korte impulser, som regel begrænset til nogle få milliwatt undtagen VECSEL-optisk pumpet lasere, hvilken udgang watt målte picosekund pulser med en frekvens i snesevis af gigahertz.

Modulation og stabilisering

Fordelen ved korte opholdstid elektron i ledningsbåndet af halvlederlasere er evnen til at modulere den høje frekvens, som har VCSEL-lasere overstiger 10 GHz. Det har været anvendt i optisk datatransmission, spektroskopi, laser stabilisering.

Similar articles

 

 

 

 

Trending Now

 

 

 

 

Newest

Copyright © 2018 da.unansea.com. Theme powered by WordPress.