Yarimo'tkazgichli lazerlar nima?（Qism ）

Birinchisi ixtiro qilinganidan beriYarimo'tkazgichli lazerlar1962 yilda dunyoda yarimo'tkazgichli lazer katta o'zgarishlarga duch keldi va boshqa fan va texnologiyaning rivojlanishiga katta yordam berdi va 20-asrning muhim ixtirolaridan biri sifatida qabul qilindi. So'nggi o'n yilliklarda yarimo'tkazgichli lazerning rivojlanishi tezroq va dunyodagi eng tez rivojlanayotgan lazer texnologiyasiga aylandi. Yarimo'tkazgichli lazerlarni qo'llash optoelektronikaning butun sohasini qamrab oladi va optoelektronika fanining asosiy texnologiyasiga aylandi. Kichik o'lchamli, oddiy tuzilish, past kirish energiyasi, uzoq umr, modulyatsiya qilish qulayligi va arzon narxning afzalliklari tufayli yarimo'tkazgichli lazer optoelektronika sohasida keng qo'llanilgan va butun dunyo mamlakatlari tomonidan yuqori baholangan.

1. Yarimo'tkazgichli lazerlar

Yarimo'tkazgichli lazer - bu Pn birikmasidan yoki to'g'ridan-to'g'ri tarmoqli bo'shliq yarimo'tkazgich materialidan iborat bo'lgan miniatyuralashtirilgan lazerning bir turi. Yarimo'tkazgichli lazer bilan ishlaydigan o'nlab turdagi moddalar mavjud. Hozirgi vaqtda lazer ishlab chiqarilgan yarimo'tkazgichli materiallar galliy arsenid, indiy arsenid, indiy antimonid, kadmiy sulfidi, kadmiy tellurid, qo'rg'oshin selenid, qo'rg'oshin telluridi, alyuminiy galyum mishyak, indiy fosforli mishyak va boshqalar. Yarimo'tkazgichli lazerning uch xil qo'zg'alish rejimi mavjud, ya'ni elektr in'ektsiyasi, optik nasos va yuqori energiyali elektron nurli qo'zg'alish. Ko'pgina yarimo'tkazgichli lazerlarning qo'zg'alish rejimi elektr in'ektsiyasidir, ya'ni ulanish tekisligi hududida stimulyatsiyalangan emissiya hosil qilish uchun Pn o'tish joyiga to'g'ridan-to'g'ri kuchlanish qo'llaniladi, ya'ni u oldinga yo'naltirilgan dioddir. Shuning uchun yarimo'tkazgichli lazer yarimo'tkazgichli lazer diodi deb ham ataladi. Yarimo'tkazgichlar uchun elektronlar diskret energiya darajalari o'rtasida emas, balki energiya diapazonlari o'rtasida o'tganligi sababli, o'tish energiyasi aniq qiymat emas, bu yarimo'tkazgich lazerining chiqish to'lqin uzunligini keng diapazonga tarqatadi. Ular 0.3 dan 34 mkm gacha boʻlgan toʻlqin uzunliklarini chiqaradilar. To'lqin uzunligi diapazoni ishlatiladigan materialning tarmoqli bo'shlig'iga bog'liq. Umumiy AlGaAs er-xotin heterojunction lazeri 750 ~ 890nm chiqish to'lqin uzunligiga ega.

Yarimo'tkazgichli lazerlarni ishlab chiqarish texnologiyasi diffuziya usulidan suyuq fazali epitaksiya (LPE), gaz fazasi epitaksisi (VPE), molekulyar nur epitaksisi (MBE), MOCVD usuli (organik metall bug'larini cho'ktirish), kimyoviy nur epitaksisi (CBE) va ularning turli xil usullariga ega. turli jarayonlarning kombinatsiyasi. Yarimo'tkazgichli lazerning kamchiligi shundaki, lazerning ishlashi haroratga ta'sir qiladi va nurning ajralish burchagi katta (odatda bir necha daraja va 20 daraja orasida), shuning uchun u yo'naltiruvchanlik, monoxromatik xususiyat va kogerentlik jihatidan yomon. Ammo ilm-fan va texnologiyaning jadal rivojlanishi bilan dpss lazerlarini tadqiq qilish chuqurlik yo'nalishi bo'yicha rivojlanmoqda va yarimo'tkazgich lazerining ishlashi doimiy ravishda yaxshilanmoqda. Yadro sifatida yarimo'tkazgichli lazerli yarimo'tkazgichli optoelektronika texnologiyasi katta taraqqiyotga erishadi va 21-asrning axborot jamiyatida katta rol o'ynaydi.

2. Yarimo'tkazgichli lazerlarning ishlash printsipi

Yarimo'tkazgichli lazer kogerent nurlanish manbai hisoblanadi. Lazerni yaratish uchun uchta asosiy shart bajarilishi kerak.

①Gain sharti: qo'zg'atuvchi muhitda (faol hudud) zaryad tashuvchilarning inversiya taqsimoti o'rnatiladi. Yarimo'tkazgichlarda elektronlarning energiyasi deyarli uzluksiz energiya darajalari qatori bilan ifodalanadi. Bunga bir hil yoki hetero-birikmaga oldinga siljish qo'llash va elektronlarni quyi valentlik zonasidan yuqori o'tkazuvchanlik zonasiga qo'zg'atish uchun faol qatlamga kerakli zaryad tashuvchilarni kiritish orqali erishiladi. Rag'batlantirilgan emissiya teskari zarracha populyatsiyasi holatidagi ko'p sonli elektronlar teshiklar bilan qayta birlashganda sodir bo'ladi.

②Aslida kogerent qo'zg'atilgan nurlanishni olish uchun bir nechta fikr-mulohazalarni olish va lazer tebranishini hosil qilish uchun optik rezonatorda qo'zg'atilgan nurlanishni amalga oshirish kerak, lazer rezonatori yarim o'tkazgich kristalining tabiiy yorilish yuzasi tomonidan oyna sifatida hosil bo'ladi, odatda oxirida yuqori teskari ko'p qatlamli dielektrik plyonkada yorug'lik qoplamasi va qisqartirilgan teskari plyonkada silliq sirt qoplamasi. Fp bo'shlig'i (Fabry-Perot bo'shlig'i) yarimo'tkazgichli lazer uchun FP bo'shlig'i kristalning pn birlashma tekisligiga perpendikulyar bo'lgan tabiiy bo'linish tekisligi bilan qulay tarzda tuzilishi mumkin.

③Barqaror tebranish hosil qilish uchun lazer muhiti rezonans bo'shlig'i va bo'shliq yuzasidan lazer chiqishi natijasida kelib chiqadigan optik yo'qotishlarni qoplash uchun etarli daromadni ta'minlashi va bo'shliqdagi optik maydonni doimiy ravishda oshirishi kerak. Bu yetarlicha kuchli tok inyeksiyasini, ya’ni yetarlicha zarrachalar soni inversiyasini talab qiladi. Zarrachalar sonining inversiyasi darajasi qanchalik yuqori bo'lsa, daromad shunchalik katta bo'ladi, ya'ni ma'lum bir joriy chegara sharti bajarilishi kerak. Lazer chegaraga yetganda, ma'lum bir to'lqin uzunligi bo'lgan yorug'lik bo'shliqda aks sado berishi va kuchaytirilishi va nihoyat lazer hosil qilishi va doimiy ravishda chiqishi mumkin. Ko'rinib turibdiki, elektron va teshikning dipol o'tishi yarimo'tkazgichli lazerlarda yorug'lik emissiyasi va yorug'likni kuchaytirishning asosiy jarayonidir. Yangi yarimo'tkazgichli lazer uchun kvant qudug'i lazerlarning rivojlanishi uchun asosiy harakatlantiruvchi kuch ekanligi odatda qabul qilinadi. Kvant simlari va nuqtalar kvant ta'siridan to'liq foydalana oladimi, degan savol bu asrga qadar keng tarqalgan. Olimlar turli materiallarda kvant nuqtalarini yaratish uchun o‘z-o‘zini tashkil etuvchi tuzilmalar bilan tajriba o‘tkazdilar, GaInN kvant nuqtalari esa yarimo‘tkazgichli lazerlarda qo‘llanildi.

PartⅡga o'tish uning tarixi va qo'llanilishini tushunadi

Bog'lanish uchun ma'lumot:

Agar sizda biron bir fikr bo'lsa, biz bilan gaplashing. Mijozlarimiz qayerda bo'lishidan va bizning talablarimiz qanday bo'lishidan qat'i nazar, biz mijozlarimizga yuqori sifat, arzon narxlar va eng yaxshi xizmatni taqdim etish maqsadimizga amal qilamiz.