Эш принцибы һәм төп төрләреярымүткәргеч лазер
ЯрымүткәргечЛазер диодлары, югары эффективлыгы, миниатюризация һәм дулкын озынлыгы төрлелеге белән, элемтә, медицина ярдәме һәм сәнәгать эшкәртү кебек өлкәләрдә оптоэлектрон технологиянең төп компонентлары буларак киң кулланыла. Бу мәкалә оптикоэлектрон тикшерүчеләрнең күбесен сайлау өчен уңайлы булган ярымүткәргеч лазерларның эш принцибы һәм төрләре белән таныштыра.
1. Ярымүткәргеч лазерларның яктылык чыгару принцибы
Ярымүткәргеч лазерларның люминесцен принцибы полоса структурасына, электрон күчүгә һәм ярымүткәргеч материалларның стимуллаштырылган эмиссиясенә нигезләнә. Ярымүткәргеч материаллар - валентлык полосасын һәм үткәрү полосасын үз эченә алган тасма белән материалның бер төре. Материал җир хәлендә булганда, электроннар валентлык полосасын тутыралар, ә үткәргеч полосасында электроннар юк. Билгеле бер электр кыры тышкы яктан кулланылганда яки ток инъекцияләнгәндә, кайбер электроннар валентлык полосасыннан үткәрү полосасына күчәчәк, электрон тишек парларын барлыкка китерә. Энергия чыгару процессында, бу электрон тишекле парлар тышкы дөнья белән стимуллашканда, фотоннар, ягъни лазерлар барлыкка киләчәк.
2. Ярымүткәргеч лазерларның дулкынландыру ысуллары
Ярымүткәргеч лазерлар өчен, нигездә, өч дулкынландыргыч ысул бар, алар - электр инъекциясе тибы, оптик насос тибы һәм югары энергияле электрон нур дулкынландыру төре.
Электр белән инъекцияләнгән ярымүткәргеч лазерлар: Гадәттә, алар ярымүткәргеч өслек-тоташу диодлары, галий арсенид (GaAs), кадмий сульфиды (CdS), индий фосфид (InP), һәм цинк сульфид (ZnS). Алар токны алга таба икеләтеп, тоташкан яссылык өлкәсендә стимуллаштырылган эмиссия тудырып дулкынланалар.
Оптик насос ярымүткәргеч лазерлар: Гадәттә, N тибындагы яки P тибындагы ярымүткәргеч бер кристалллар (мәсәлән, GaAS, InAs, InSb һ.б.) эшче матдә буларак кулланыла, һәмлазербүтән лазерлар чыгарган оптик насос дулкыны буларак кулланыла.
Energyгары энергияле электрон нур белән дулкынландырылган ярымүткәргеч лазерлар: Гадәттә, алар шулай ук N тибындагы яки P тибындагы ярымүткәргеч бер кристаллларны (мәсәлән, PbS, CdS, ZhO һ.б.) эшче матдә буларак кулланалар һәм тышкы яктан югары энергияле электрон нур куеп дулкынланалар. Ярымүткәргеч лазер җайланмалары арасында яхшырак җитештерүчәнлеге һәм киң кулланылышы - ике гетероструктурасы булган электр белән инжекцияләнгән GaAs диод лазеры.
3. Ярымүткәргеч лазерларның төп төрләре
Ярымүткәргеч лазерның Актив өлкәсе - фотон җитештерү һәм көчәйтү өчен төп мәйдан, һәм аның калынлыгы берничә микрометр гына. Эчке дулкынландыргыч структуралар фотоннарның капиталь диффузиясен чикләү һәм энергия тыгызлыгын арттыру өчен кулланыла (мәсәлән, тау дулкыны һәм күмелгән гетерожункцияләр). Лазер җылылык үткәргеч конструкциясен кабул итә һәм тиз җылылык тарату өчен югары җылылык үткәрүчәнлек материалларын (бакыр-вольфрам эретмәсе кебек) сайлый, бу кызу аркасында дулкын озынлыгы агымын булдырмаска мөмкин. Аларның структурасы һәм куллану сценарийлары буенча ярымүткәргеч лазерларны түбәндәге дүрт категориягә бүлеп була:
Кыр чыгаручы лазер (EEL)
Лазер чип ягындагы ярылу өслегеннән чыга, эллиптик нокта формалаштыра (якынча 30 ° × 10 ° почмак белән). Типик дулкын озынлыкларына 808nm (насос өчен), 980 нм (элемтә өчен), һәм 1550 нм (җепсел элемтәсе өчен) керә. Ул югары көчле сәнәгать кисүдә, җепселле лазер насос чыганакларында, оптик элемтә арка челтәрләрендә киң кулланыла.
2. Вертикаль куышлык өслеген чыгару лазеры (VCSEL)
Лазер түгәрәк һәм симметрия нуры белән перпендикуляр рәвештә чип өслегенә чыгарыла (аерма почмагы <15 °). Ул таратылган Bragg рефлекторын (DBR) берләштерә, тышкы рефлектор кирәклеген бетерә. 3D сенсорда (кәрәзле телефонның йөзен тану кебек), кыска диапазонлы оптик элемтәдә (мәгълүмат үзәкләре) һәм LiDARда киң кулланыла.
3. Квант каскад лазеры (QCL)
Квант Уелллар арасында электроннарның каскадлы күчешенә нигезләнеп, дулкын озынлыгы урта-ерак инфракызыл диапазонны (3-30 мм) каплый, халык инверсиясенә мохтаҗ түгел. Фотоннар челтәр челтәрләре аша ясала һәм гадәттә газ сенсоры (CO₂ ачыклау кебек), терахерц картинасы һәм әйләнә-тирә мохит мониторингы кебек кушымталарда кулланыла.
4. Лазер
Көйләнә торган лазерның тышкы куыш дизайны (торлау / призма / MEMS көзгесе) тар озынлык (<100 кГц) һәм югары як режимда кире кагу коэффициенты белән (50 50 дБ) дулкын озынлыгы көйләү диапазонына ирешә ала. Бу гадәттә тыгыз дулкын озынлыгы мультиплексинг (DWDM) элемтә, спектраль анализ һәм биомедицина күзәтү кебек кушымталарда кулланыла. Ярымүткәргеч лазерлар элемтә лазер җайланмаларында, санлы лазер саклау җайланмаларында, лазер эшкәртү җиһазларында, лазер маркировкалау һәм төрү җиһазларында, лазер төрләү һәм бастыру, лазер медицина җиһазлары, лазер дистанциясе һәм коллимацияне ачыклау кораллары, күңел ачу һәм мәгариф өчен лазер кораллары һәм җиһазлар, лазер компонентлары һәм өлешләрендә һ.б. киң кулланыла. Алар лазер сәнәгатенең төп компонентларына карый. Кушымталарның киң ассортименты аркасында бик күп брендлар һәм лазер җитештерүчеләр бар. Сайлау ясаганда, ул конкрет ихтыяҗларга һәм куллану өлкәләренә нигезләнергә тиеш. Төрле җитештерүчеләрнең төрле өлкәләрдә төрле кушымталары бар, һәм җитештерүчеләрне һәм лазерларны сайлау проектның куллану өлкәсе буенча ясалырга тиеш.
Пост вакыты: 05-5 ноябрь