Semiconductor Laser: Gailu mota, eragile printzipioa, erabilera

Semiconductor laserrak sorgailu kuantikoa dira oinarritutako semiconductor aktiboa medium, zeinetan optiko anplifikazioa estimulatzen isuriaren arabera, energia kuantikoa maila arteko trantsizioa sortu DOAN arean eramaile-kontzentrazio altua.

Semiconductor Laser: funtzionamendu printzipioa

Normalean, elektroi gehienak balentzia mailan dago. planteamendu fotoiaren energia energia banda hutsune, erdieroale bat gainditzen zehar, elektroiak kitzikapen egoera sartuko da, eta debekatutako zona hautsi, free zona bat sartu mugitzen, bere behe aldean baitute. Aldi berean, zulo bat Balentzia mailan eratu, haren goiko mugatik igotzen. doako zona elektroiak zuloak birkonbinatu, energia haustura zona energia berdina, radiating fotoien formularioa. Birkonbinazio egon behar adina energia maila fotoiak hobetu daiteke. Zenbakizko deskribapena Fermi banaketa funtzioa dagokio.

gailu

semiconductor laser gailua da laser diodo eroale semiconductor P- eta n-mota harreman puntua - ponpatzen energia elektroi eta zulo inguruan p-n-trantsizio batean. Gainera, energia optiko sarrera erdieroalea laserrak bertan habe dago argi eta kuantikoaren cascade laserrak dira zonalde barruan trantsizio oinarritzen fotoiak xurgatzen osatutako daude.

egitura

konposatuen tipikoa laserrak semiconductor eta beste Optoelektronikoak gailuak erabili, honela:

• galio artseniuroak;
• galio phosphide;
• galio nitrurozko;
• indium phosphide;
• indium galio artseniuroak;
• galio aluminiozko artseniuroak;
• galio-indio-galio nitrurozko;
• phosphide, galio-indium.

uhin-luzera

Konposatu horiek - zuzeneko-hutsune erdieroaleak. Zeharkakoa- (silizioa) ez du nahikoa indar eta eraginkortasuna argia igortzen. uhin erradiazioak diodo laser fotoiaren energia energia araberakoa banda konposatu bereziki hutsunea hurbiltzen. 3- eta 4 osagai konposatuen semiconductor energia banda hutsune etengabe sorta zabal bat baino gehiago askotarikoa izan daitezke. AlGaAs At = Al _x Ga _1-x bezala, adibidez, gero eta aluminiozko edukia (x gehikuntza), energia-banda hutsunea gehikuntza eragina dauka.

ohikoena semiconductor laserrak gertu espektro zati infragorria jarduten bitartean, batzuk igortzen gorria (galio indium phosphide), urdina edo morea (galio nitrurozko) koloreak. Batez infragorria semiconductor laser (beruna selenide) eta kuantikoaren cascade laserrak.

erdieroale organiko

Goiko konposatu ez-organiko erabil daitezke eta organikoa gain. Egokia teknologia da oraindik garatzen ari da, baina bere garapenean konpromisoa laserrak ekoizpen-kostua nabarmen murriztu. Orain arte, soilik garatzen energia optiko sarrera eta errendimendu handiko ponpa elektrikoa oraindik ez da heldu batekin laserrak organikoa.

espezie

parametro desberdinak eta aplikazio balio batera laserrak semiconductor pluraltasuna By.

Small laser diodoak ekoizteko kalitate handiko erradiazio mekanikoa horren power-talderen batzuk ehun batetik bostehun milliwatts den izpi bat. laser diodo txipa mehe bat angeluzuzena plaka, eta horrek waveguide gisa balio, espazio txiki bat mugatu erradiazio geroztik. Crystal bi aldeetan dopatutako eremu handi baten pn-trantsizio bat sortzeko. Perot interferometro - leundutako muturrak Fabry baten resonator optiko bat sortzeko. Photon barrunbean pasatzen eragin birkonbinazio erradiazio handitu egingo da, eta belaunaldi hasiko da. Dute laser erakuslea, CD eta DVD-jokalari, baita zuntz optikoa erabiltzen.

Behe-energia laserrak eta lekaleak laburrak sortzen ekitaldiak sinkroniza daiteke kanpoko barrunbean batekin laserrak solidoa.

kanpoko barrunbean bat laser diodo bat osatzen dute, eta horrek irabazia ertain gehiago laser-resonator konposizioa rol batera semiconductor laserrak. uhin aldatzeko gai eta estuak isuriaren band.

Injekzio laserrak semiconductor erradiazio eskualde dira banda zabalean, kalitate habe hainbat Watts boterea baxua sor ditzake. osatzen geruza fin bat aktibo P- eta n-geruza artean laga, heterojunction bikoitz bat osatuz da. argi inkomunikazio alboko norabidean mekanismoa falta da, eta horrek habe handiko ellipticity eta atalase unacceptably handiko korronte emaitzak.

Indartsu diodoa array, diodoak, banda zabaleko, kalitatea watt hamarnaka boterea kaskar habe bat sortzeko gai sorta bat osatzen dute.

Indartsu bi dimentsioko diodoak array watt ehunka mila boterea bat sortu daiteke.

Azalera-igorle laserrak (VCSEL) argi irteera habe kalitatea igortzen hainbat milliwatts plaka perpendikularra. On erradiazio resonator ispilu azalera da geruzak forma dina ere ¼ ezberdinekin uhin aplikatzen errefrakzio indizeak. txip bakar batean ehundaka laserrak, eta bertan irekitzen masa ekoizpen aukera egin daiteke.

C VECSEL energia optiko sarrera eta kanpoko resonator baten kalitatea hainbat watt botere ona izpi bat sortzen modua blokeoa batean gai laserrak.

Lan semiconductor laser cascade kuantikoaren mota oinarritutako banda barruan trantsizio on (interband kontrastea). Gailu horiek erdian infragorria espektro eskualdean igortzen, batzuetan terahertzetan sorta. erabiliko dira, adibidez, gas analizagailuei.

Semiconductor laserrak: aplikazioa eta alderdi nagusiak

Goi-power diodoa oso elektrikoki tentsio moderatua ponpatzen dituzten laserrak energetikoen hornitzaile bitartez oso eraginkorra gisa erabiltzen dira egoera ona laserrak.

Semiconductor laserrak maiztasunak sorta handi bat ikusgai, gertu infragorria eta erdiko espektro zati infragorria barne hartzen jarduten. Sortua gailuak ere frekuentzia izducheniya aldatu.

Laser diodoak azkar aldatzeko eta modulatzen botere optikoa duten zuntz optikoa komunikazio-lineak igorle erabiltzen da.

Ezaugarri horiek egin dituzte semiconductor laserrak dira teknologikoki Maser mota garrantzitsuena. Erabiltzen dira:

• a telemetria sentsore, pyrometers, altimeter optikoa, rangefinders, begira, holography;
• zuntz optikoa transmisio-sistemak eta datuak gordetzeko, koherente komunikazio-sistemak ere;
• laser inprimagailuak, bideo proiektore, erakusleak, barra-kode eskaner, irudi eskaner, CD-jokalari (DVD, CD, Blu-Ray);
• segurtasun-sistemak, kriptografia kuantikoa, automatizazioa, adierazle batean;
• metrologia optiko eta espektroskopia batean;
• kirurgia, odontologia, cosmetology, terapia;
• Ur araztegi, material manipulazioa, egoera ona laserrak ponpaketa, industrial ordenazio erreakzio kimikoak, makineria industriala, pizte sistemak eta aire defentsa sistemak kontrola.

pultsu irteera

Gehienak semiconductor laser etengabeko habe bat sortzen. Debido labur egoitza eroankortasuna maila elektroi denbora ez dira oso egokiak Q-Trukatzeko lekaleak bat sortzeko, baina eragiketa modua ia-jarraitua kuantikoaren sorgailu power nabarmen handitu daiteke. Horrez gain, semiconductor laserrak pultsu ultralaburren modua blokeatuta edo irabazia du aldaketa sortzeko erabil daitezke. Batez power lekaleak laburrak, normalean milliwatts gutxi batzuk mugatzen VECSEL-optikoki ponpatzen laserrak, zein irteera wattage neurtuta pikosegundoa lekaleak gigahertzetan hamarnaka maiztasun batekin ezik.

Modulazio eta egonkortzea

egoitza labur eroankortasuna laserrak erdieroaleen banda elektroi abantaila maiztasun handiko bertan VCSEL-laserrak dute 10 GHz gainditzen modulatzeko gaitasuna da. Se ha datuak optikoa transmisio, espektroskopia, laser egonkortze erabili izan da.