أشباه الموصلات الليزر: أنواع من الأجهزة، ومبدأ التشغيل، واستخدام

ليزر اشباه الموصلات هي مولدات الكم أشباه الموصلات المتوسطة القائمة النشط، حيث يتم إنشاء التضخيم البصري الانبعاث المستحث في الانتقال بين مستويات الطاقة الكم بتركيز عال من حاملات الشحنة الحرة في المنطقة.

ليزر أشباه الموصلات: مبدأ العملية

عادة، فإن معظم إلكترونات تقع على مستوى التكافؤ. خلال نهج طاقة الفوتون تجاوز فجوة الطاقة، أشباه الموصلات، الإلكترونات تأتي إلى حالة الإثارة، وكسر المنطقة المحرمة، والانتقال إلى منطقة حرة، مع التركيز على الحافة السفلى لها. في وقت واحد، حفرة تشكلت في مستوى التكافؤ، وترتفع إلى الحد العلوي. الإلكترونات في المنطقة الحرة تمتزج مع الثقوب، ويشع طاقة تعادل الطاقة من منطقة تمزق، في شكل فوتونات. إعادة التركيب يمكن أن تتعزز الفوتونات مع مستوى الطاقة كافية. وصف العددي يتوافق مع وظيفة توزيع فيرمي.

جهاز

جهاز ليزر أشباه الموصلات هو ليزر ديود ضخ الالكترونات الطاقة وثقوب في منطقة ع ن التحول - نقطة الاتصال مع P- أشباه الموصلات موصل ونوع ن. وعلاوة على ذلك، هناك ليزر أشباه الموصلات مع مدخلات الطاقة الضوئية التي يتم تشكيل شعاع من امتصاص فوتونات أشعة الليزر سلسلة الخفيفة والكم، والتي تقوم على التحولات داخل المناطق.

هيكل

المركبات النموذجية المستخدمة في ليزر اشباه الموصلات والأجهزة البصرية الالكترونية الأخرى، على النحو التالي:

• زرنيخ الغاليوم.
• فوسفيد الغاليوم.
• نيتريد الغاليوم.
• فوسفيد الإنديوم.
• الإنديوم زرنيخيد الغاليوم.
• الغاليوم الألومنيوم الزرنيخ.
• نيتريد الغاليوم، الإنديوم الغاليوم.
• فوسفيد، الغاليوم، الإنديوم.

الطول الموجي

هذه المركبات - أشباه الموصلات الفجوة المباشرة. Indirect- (السيليكون) لا تنبعث منها الضوء مع قوة وكفاءة كافية. الطول الموجي لل أشعة ليزر ديود يعتمد على الطاقة من طاقة الفوتون تقترب من الفجوة الفرقة من مجمع معين. قد تكون مركبات أشباه الموصلات فجوة الطاقة الفرقة 3- و 4 المكونة متنوع باستمرار على نطاق واسع. في AlGaAs = آل _س غا _1-س و، على سبيل المثال، زيادة محتوى الألومنيوم (الزيادة في العاشر) له تأثير الزيادة في فجوة الطاقة.

في حين أن ليزر اشباه الموصلات الأكثر شيوعا تعمل في الجزء الأشعة تحت الحمراء القريب من الطيف، بعض تنبعث الحمراء (الغاليوم الإنديوم فوسفيد)، الأزرق أو الأرجواني (نيتريد الغاليوم) الألوان. متوسط ليزر الأشعة تحت الحمراء أشباه الموصلات (سيلينيد الرصاص) والليزر تتالي الكم.

أشباه الموصلات العضوية

وعلاوة على ذلك يمكن استخدام المركبات غير العضوية المذكورة أعلاه والعضوية. التكنولوجيا المناسبة لا يزال قيد التطوير، ولكن تطورها وعود لخفض كبير في تكلفة إنتاج الليزر. وحتى الآن، وضعت فقط ليزر العضوية مع لم يتم بعد التوصل البصرية المدخلات الطاقة وعالية الأداء مضخة كهربائية.

نوع

بواسطة عدد وافر من ليزر اشباه الموصلات مع معلمات مختلفة وقيمة التطبيق.

الثنائيات الليزر صغيرة تنتج شعاع من الأشعة عالية الجودة الميكانيكية سلطته تتراوح بين بضعة 100-500 ملي واط. رقاقة الصمام الثنائي ليزر لوحة مستطيلة رقيقة، والتي هي بمثابة الدليل الموجي، لأن الإشعاع يقتصر على مساحة صغيرة. مخدر الكريستال مع كلا الجانبين لخلق PN-الانتقال من منطقة واسعة. ينتهي مصقول تخلق مرنان البصرية من فابري - تداخل بيرو. الفوتون يمر من خلال تجويف أن يسبب والإشعاع إعادة التركيب زيادة، وسيبدأ جيل. وهي تستخدم في مؤشر ليزر، CD-DVD-واللاعبين، وكذلك الألياف البصرية.

الليزر منخفض الطاقة والليزر الصلبة مع تجويف خارجي لتوليد نبضات قصيرة قد تزامن الأحداث.

ليزر أشباه الموصلات مع تجويف الخارجية تتألف من ليزر ديود، والذي يلعب دورا في تكوين الربح المتوسط أكثر الليزر مرنان. قادرة على موجات تغيير ولها الفرقة الانبعاثات الضيقة.

أشعة الليزر هي حقن المنطقة أشباه الموصلات من الإشعاع في نطاق واسع، يمكن أن تولد طاقة منخفضة الجودة شعاع من عدة واتس. وهو يتألف من طبقة رقيقة نشطة التخلص منها بين P- و n-طبقة، وتشكيل متغاير مزدوج. آلية الحبس الضوء في الاتجاه الأفقي مفقود، مما يؤدي إلى ارتفاع الإهليليجية شعاع والتيارات عتبة مرتفعة بشكل غير مقبول.

صفائف الصمام الثنائي قوية، تتكون من مجموعة من الثنائيات، والنطاق العريض، قادرة على انتاج شعاع من السلطة جودة متوسطة عشرات واط.

قوية صفائف ثنائية الأبعاد من الثنائيات يمكن أن تولد قوة مئات الآلاف من واط.

ليزر (VCSEL) الباعثة للضوء نوعية الانتاج شعاع في عدة ملي واط عمودي على اللوحة التي ينبعث منها السطح. على تطبيق سطح الإشعاع المرآة مرنان في شكل طبقات في داين ¼ موجة مع مختلف مؤشرات الانكسار. على شريحة واحدة ويمكن إجراء عدة مئات من أشعة الليزر، والذي يفتح إمكانية الإنتاج الضخم.

C VECSEL يزر مدخلات الطاقة الضوئية ومرنان الخارجية قادرة على توليد شعاع من قوة نوعية جيدة من عدة واط في تأمين واسطة.

عمل ليزر أشباه الموصلات الطرد نوع الكم على أساس التحولات داخل عصابات (على النقيض من إنتربيرد). هذه الأجهزة تنبعث في المنطقة الوسطى من طيف الأشعة تحت الحمراء، وأحيانا في نطاق تيراهيرتز. يتم استخدامها، على سبيل المثال، وتحليل الغاز.

أشباه الموصلات الليزر: تطبيق والجوانب الرئيسية ل

وتستخدم أشعة الليزر عالية الطاقة الصمام الثنائي مع درجة عالية من ضخ كهربائيا في الفولتية المتوسطة كوسيلة فعالة للغاية لتوفير الطاقة ليزر الحالة الصلبة.

يمكن ليزر اشباه الموصلات تعمل في طائفة واسعة من الترددات التي تشمل، القريب جزء الأشعة تحت الحمراء الأشعة تحت الحمراء والمتوسطة المرئي من الطيف. الأجهزة التي تم إنشاؤها لتغيير أيضا izducheniya تردد.

يمكن الثنائيات الليزر التبديل بسرعة وتعدل من الطاقة الضوئية التي يتم استخدامها في الألياف البصرية خطوط الاتصال الإرسال.

وقد جعلت هذه الخصائص ليزر اشباه الموصلات هي تكنولوجيا أهم نوع من مازر. يتم استخدامها:

• وأجهزة الاستشعار والقياس، البيرومترات، مقياس الارتفاع الضوئي، جهاز ضبط، مشاهد، تصوير ثلاثي الأبعاد.
• في الألياف البصرية أنظمة نقل وتخزين البيانات، ونظم الاتصالات متماسكة.
• طابعات الليزر والفيديو والعرض، المؤشرات، الماسحة الضوئية قانون نقابة المحامين، ماسحة الصور، CD-اللاعبين (DVD، CD، بلو راي)؛
• في أنظمة الأمن، والترميز الكم، والتشغيل الآلي، المؤشرات؛
• في القياس البصرية والتحليل الطيفي.
• في الجراحة وطب الأسنان والتجميل والعلاج.
• تنقية المياه، ومناولة المواد، ضخ ليزر الحالة الصلبة، والسيطرة على التفاعلات الكيميائية في الفرز الصناعي والآلات الصناعية، وأنظمة الاشتعال، وأنظمة الدفاع الجوي.

نبض الانتاج

معظم ليزر أشباه الموصلات يولد شعاع مستمر. ويرجع ذلك إلى وقت الإقامة قصيرة من الإلكترونات في مستوى التوصيل فهي ليست مناسبة جدا لتوليد تبديل Q البقول، ولكن وضع شبه المستمر للعملية يمكن أن تزيد بشكل كبير من مولدات الطاقة الكم. وبالإضافة إلى ذلك، يمكن استخدام ليزر اشباه الموصلات لتوليد مقفل وضع النبض القصر أو التحول من الربح. متوسط القوة نبضات قصيرة، عادة ما تقتصر على بضعة ملي واط باستثناء الليزر ضخها بصريا VECSEL، التي إخراج القوة الكهربائية قياس نبضات بيكو ثانية مع تردد في عشرات جيجاهيرتز.

تعديل والاستقرار

ميزة الإلكترون إقامة قصيرة في نطاق التوصيل من ليزر اشباه الموصلات هي القدرة لتعديل الترددات العالية التي لها VCSEL-الليزر يتجاوز 10 غيغاهيرتز. وقد تم استخدامه في نقل البيانات البصرية، التحليل الطيفي، وتثبيت الليزر.