Semiconductor Lasers: soarten apparaat, it bestjoeringssysteem prinsipe, it brûken fan

Semiconductor lasers binne kwantum Generators basearre semiconductor aktyf medium, wêrby't it optyske amplification troch stimulearre útstjit wurdt oanmakke op de oergong tusken it kwantum enerzjy nivo 's op in hege konsintraasje fan frije lading dragers yn it gebiet.

Semiconductor laser: prinsipe fan operaasje

Normaal, de mearderheid fan de elektroanen leit op it Valency nivo. Under oanpak foton enerzjy heechst de enerzjy band gat, in semiconductor, elektroanen komme yn 'e steat fan excitation, en it brekken fan it ferbeane sône, beweecht yn in frije sône en lei op syn legere râne. Tagelyk, in gat foarme yn de Valence nivo, oprinnend nei syn boppeste grins. De elektroanen yn de frije sône recombine mei gatten, striele enerzjy lyk oan de enerzjy fan 'e rupture sône, yn' e foarm fan fotoanen. Rekombinaasje kin ferbettere wurde troch fotoanen mei genôch enerzjy nivo. Numerike beskriuwing komt oerien mei it Fermi distribúsje funksje.

apparaat

De semiconductor laser apparaat is in laser spanner pompt enerzjy elektroanen en gatten yn de omkriten p-n-oergong - it punt fan kontakt mei de conductive semiconductor P- en n-type. Fierders binne der semiconductor lasers mei optyske enerzjy input wêryn de bondel wurdt foarme troch de opname fan fotoanen fan ljocht en kwantum cascade lasers, dy't basearre binne op de transysjes binnen de sônes.

bouwurk

Typyske ferbinings brûkt yn semiconductor lasers en oare optoelectronic apparaten, lykas folget:

• gallium arsenide;
• gallium phosphide;
• gallium nitride;
• indium phosphide;
• indium gallium arsenide;
• gallium aluminium arsenide;
• gallium-indium-gallium nitride;
• phosphide, gallium-indium.

golflingte

Dy ferbinings - direct-kleau Semiconductors. Indirect- (silisium) net emit ljocht mei genôch krêft en effisjinsje. De golflingte fan de strieling fan de Diode laser hinget ôf fan de enerzjy fan it foton enerzjy komt de band gat fan 'e bysûndere gearstalde. De 3- en 4-komponinten semiconductor ferbinings enerzjy band gat kin kontinu fariearre oer in breed berik. At AlGaAs = Al _x Ga _1-x As, bygelyks, tanimmend aluminium ynhâld (tanimming fan x) hat it effekt fan de taname fan it enerzjy band kleau.

Wylst de meast foarkommende semiconductor lasers operearje yn 'e omkriten fan ynfraread diel fan it spektrum, guon emit read (gallium indium phosphide), blau of pears (gallium nitride) kleuren. Gemiddeld Infrarot semiconductor laser (lead selenide) en kwantum cascade lasers.

biologyske Semiconductors

Neist de boppesteande anorganyske ferbiningen kinne brûkt wurde en organyske. Passende technology is noch ûnder ûntwikkeling, mar syn ûntwikkeling belooft om gâns ferminderje de kosten fan de produksje fan lasers. Oant no ta, allinne ûntwikkele biologyske lasers mei optyske enerzjy input en hege-prestaasjes elektryske pomp is noch net berikt.

soarten

Troch in mearfâldichheid fan semiconductor lasers mei ferskillende parameters en tapassing wearde.

Lytse laser diodes produsearje in beam fan hege kwaliteit meganyske strieling waans macht fariearret fan in pear hûndert oant fiif hûndert milliwatts. de laser spanner chip is in tinne rjochthoekige plaat, dy't tsjinst docht as waveguide, sûnt de strieling beheind ta in lytse romte. Crystal doped mei beide kanten te meitsjen fan in pn-oergong fan in grut gebiet. De gepolijst eintsjes meitsje in optysk resonator fan in Fabry - Perot interferometer. Fotones foarby troch de holte te feroarsaakje Rekombinaasje strieling sil tanimme, en sil begjinne de generaasje. Se wurde brûkt yn de laser oanwizer, CD- en DVD-spilers, likegoed as Fiber Optic.

Low macht lasers en bêst lasers mei in eksterne holte foar it opwekken koarte pulses meie syngronisearje eveneminten.

semiconductor lasers mei in eksterne holte bestiet út in laser spanner, dy't spilet in rol yn de gearstalling fan de winst medium mear Laser-resonator. Steat fan wikseljende golflingten en hawwe in smel emission band.

Ynjeksje lasers binne semiconductor regio fan strieling yn in brede bân, kin generearje in lege kwaliteit beam macht fan ferskate Watts. It bestiet út in tinne aktive laach ôffierd tusken de P- en n-laach, dy't in dûbele heterojunction. It meganisme fan opsluting fan ljocht yn de opskowde rjochting is ûntbrekkende, dy't liede ta hege beam ellipticity en unacceptably hege drompel streamings.

Krêftich Diode rigen, besteande út in ferskaat oan diodes, breedbân, by steat om in bondel fan midsmjittige kwaliteit macht fan tsientallen watts.

Krêftige twadiminsjonale rigen fan diodes kinne generearje in macht fan hûnderttûzenen watts.

Surface-emitting lasers (VCSEL) emitting ljocht output beam kwaliteit yn ferskate milliwatts heaks op 'e plaat. Op de strieling oerflak fan de resonator spiegel wurdt tapast yn de foarm fan lagen yn dynes ¼ wave mei ferskillende refractive Indices. Op in inkele chip kinne wurde makke inkele hûnderten lasers, dy't iepenet de mooglikheid fan massa produksje.

C VECSEL Lasers optyske enerzjy ynfier en in eksterne resonator steat opwekken fan in beam fan goede kwaliteit macht fan ferskate watts op in modus skutten.

Wurk semiconductor laser kwantum cascade type basearre op oergongen binnen de bands (yn tsjinstelling ta de interband). Dy apparaten emit yn it midden regio fan it ynfraread spektrum, soms yn 'e terahertz berik. Se wurde brûkt, bygelyks, as gas Analyzers.

Semiconductor lasers: de applikaasje en de wichtichste aspekten fan

High-power spanner lasers mei sterk elektrysk pompt op reedlike voltages wurde brûkt as tige effektyf middel fan supplying enerzjy bêst steat lasers.

Semiconductor lasers kin wurkje yn in grut skala fan frekwinsjes dy't omfiemet it sichtber, tichtby ynfraread en midden Infrarot diel fan it spektrum. Makke apparaten om ek feroarje izducheniya frekwinsje.

Laser diodes kinne fluch wikselje en modulate de optischen macht dy't brûkt wurdt yn Fiber Optic kommunikaasje rigels transmitters.

Dy skaaimerken binne makke semiconductor lasers binne technologically de meast wichtige type measles. Se wurde brûkt:

• in telemetry sensors, pyrometers, optyske altimeter, rangefinders, Bezienswaardigheden, holography;
• yn glêstried optyske oerdracht systemen en gegevens opslach, gearhingjende kommunikaasje systemen;
• laser printers, video Projektoren, pointers, bar code scanner, byld scanner, CD-spilers (DVD, CD, Blu-Ray);
• yn feiligens systemen, kwantum kryptografyske, automatisearring, yndikatoaren;
• yn optyske metrology en spectroscopy;
• in operaasje, Dentistry, Fashion, terapy;
• wetter zuivering, materiaal ôfhanneljen, oanwiisd fan bêst steat lasers, kontrôle fan gemyske reaksjes yn yndustriële sortearring, yndustriële masines, ûntstekking systemen, en loft definsje systemen.

Pulse útfier

De measte semiconductor laser genereart in trochgeande beam. Troch de koarte residinsje tiid fan elektroanen yn de conduction nivo binne se net hiel geskikt foar it opwekken fan in Q-wiksele pulses, mar kwasy-trochrinnende wize fan funksjonearjen kin flink fergrutsje it kwantum generator macht. Dêrneist semiconductor lasers kinne brûkt wurde foar de generaasje fan ultrashort Pulse modus-beskoattele of wikseljen fan de winst. Gemiddelde macht koarte pulses, meastal beheind ta in pear milliwatts útsein VECSEL-optically pompt lasers, dy't output wattage mjitten picosecond pulses mei in frekwinsje yn de tsientallen gigahertz.

Modulation en stabilisaasje

It foardiel fan it koarte ferbliuw elektron yn de conduction band fan semiconductor lasers is de mooglikheid om modulate de hege frekwinsje dy't hawwe VCSEL-lasers mear as 10 GHz. It is brûkt yn optyske gegevens transmissie, spectroscopy, laser stabilisearringsoperaasjes nei ôfrin.