Τι σημαίνει δίοδος λέιζερ;
Laser είναι ένα είδος πηγής φωτός εφευρέθηκε στη δεκαετία του 1960. LASER είναι ένα ακρωνύμιο για την "υποκινείται εκπομπή του φωτός ενίσχυση" σε English.They υπάρχουν πολλά είδη λέιζερ, τα οποία είναι μεγάλα σε μερικά γήπεδα ποδοσφαίρου και μικρό σε ένα κόκκο ρυζιού ή αλατιού. Το λέιζερ αερίου έχει το λέιζερ ηλίου-νέον και το λέιζερ αργού Ένα λέιζερ στερεάς κατάστασης έχει ένα λέιζερ ρουμπίνι? Τα λέιζερ ημιαγωγών έχουν δίοδοι λέιζερ, όπως αυτές στις συσκευές αναπαραγωγής CD, τις συσκευές αναπαραγωγής DVD και τα cd-rom. Κάθε λέιζερ έχει τη δική του μοναδική μέθοδο παραγωγής φωτός λέιζερ. Τα λέιζερ έχουν πολλές ιδιότητες: πρώτον, τα λέιζερ είναι μονόχρωμα ή μίας συχνότητας. Υπάρχουν λέιζερ που μπορούν να παράγουν διαφορετικές συχνότητες ταυτόχρονα, αλλά αυτά τα λέιζερ απομονώνονται και χρησιμοποιούνται ξεχωριστά. Δεύτερον, τα λέιζερ είναι συνεκτικό φως. Το χαρακτηριστικό του συνεκτικού φωτός είναι ότι όλα τα κύματα φωτός του συγχρονίζονται, και ολόκληρη η ακτίνα είναι σαν ένα "τρένο κύματος". Και πάλι, το λέιζερ είναι εξαιρετικά συγκεντρωμένο, πράγμα που σημαίνει ότι πρέπει να πάει πολύ μακριά πριν να μπορεί να διασκορπιστεί ή να συγκλίνει.
Η υποκινημένη εκπομπή των συσκευών ημιαγωγών πραγματοποιείται με την έγχυση της σύνδεσης PN. Έχει τα χαρακτηριστικά των συσκευών ημιαγωγών: μικρός όγκος, απλή δομή, υψηλή αποδοτικότητα και άμεση διαμόρφωση, αλλά η δύναμη παραγωγής, η μονοχρωμικία και η κατεύθυνση δεν είναι τόσο καλές όσο άλλα λέιζερ.
Τα τρία συστατικά της υποκινητημιασιακής εκπομπής είναι: υλικό λέιζερ, κατανομή αντιστροφής αριθμού σωματιδίων και ηχητική κοιλότητα. Μόνο τα άμεσα υλικά ημιαγωγών bandgap μπορούν να κάνουν τη δίοδο λέιζερ, συμπεριλαμβανομένου III. - V. σύνθετος ημιαγωγός (GaAs, InP, κ.λπ.) και τρία γιουάν του, στερεά λύση τεσσάρων γιουάν (Ga1 xAlxAs, In1 - xGaxAs1 yPy, κ.λπ.), IV. - VI. σύνθετο στερεό διάλυμα (Pb1 - xSnxTe, κ.λπ.). Μετά την ενιαία κατεύθυνση κρυστάλλου, την κοπή και τη στίλβωση, η σύνδεση PN γίνεται σε μια ορισμένη κρυσταλλική επιφάνεια όπως (001) με διάχυση ή διάφορες επιταξιακές μεθόδους ή χημικές μεθόδους εναπόθεσης ατμών.
Το φθινόπωρο του 1962, αναπτύχθηκε για πρώτη φορά η δίοδος λέιζερ GaAs ομοιοτζήσης του παλμικού παλμού κάτω από 77K. Το 1964 η θερμοκρασία εργασίας του αυξήθηκε σε θερμοκρασία δωματίου. Το 1969, μια ενιαία δίοδο λέιζερ ετεροσημείας, η οποία παρήγαγε παλμούς σε θερμοκρασία δωματίου, έγινε το 1970 για να κάνει μια συνεχή εργασία της δίοδος λέιζερ ga1-xalxas/GaAs διπλή ετεροσημίδα (DH). Από τότε, η δίοδος λέιζερ έχει αναπτυχθεί γρήγορα. Το προσδόκιμο ζωής της δίοδος λέιζερ Ga1-xAlxAs/GaASDH αυξήθηκε σε περισσότερες από 105 ώρες το 1975.The in1-xgaxas1-ypy/InP μεγάλο μήκος κύματος DH λέιζερ δίοδος έκανε επίσης σημαντική πρόοδο, προωθώντας έτσι την ανάπτυξη της επικοινωνίας οπτικών ινών και άλλων εφαρμογών. Επίσης εμφανίστηκε από Pb1 xSnxTe IV. - VI. υλικά φατριών όπως η μακρινή υπέρυθρη δίοδο λέιζερ μήκους κύματος.
Στην κατεύθυνση της διασταύρωσης PN, υπάρχουν ομοιογενείς κόμποι, ενιαία ετεροδομή, διπλή ετερογένεια, αντίστοιχα όριο, μεγάλη κοιλότητα και ούτω καθεξής. Κάντε τη ράβδο στη δομή του επιπέδου σύνδεσης PN (π.χ. ράβδος ηλεκτροδίων, επίπεδη ράβδος, πρωτόνια σε μπαρ, υπόστρωμα αυλακιού μπαρ, βήματα, θαμμένη οριζόντια γραμμή, ράβδος, ράβδος συμπίεσης κ.λπ.) Ο αντηχείος είναι με τη μορφή της κοιλότητας fabry-perot, ανατροφοδότηση κατανομής και bragg αντανάκλαση. Με τη διαφορετική αναντιστοιχία πλέγματος ετεροδομών ημιαγωγών, να τα χρησιμοποιήσετε στο απαγορευμένο πλάτος ζωνών και τη διαφορά του δείκτη διάθλασης, μπορεί να πάρει σχεδόν εξ ολοκλήρου στην κάθετη κατεύθυνση της σύνδεσης p-n του περιορισμού μεταφορέων και του οπτικού περιορισμού. Μια ποικιλία από ράβδους παράλληλες με την κατεύθυνση της διασταύρωσης μπορεί να εστιάσει το ρεύμα σε μια στενή περιοχή και να παρέχει ένα κυματοδηγό κέρδους ή δείκτη διάθλασης κυματοοδηγό. Αυτές οι διαρθρωτικές βελτιώσεις έχουν βελτιώσει σημαντικά την απόδοση της δίοδος λέιζερ.
Η δίοδος λέιζερ είναι ουσιαστικά μια δίοδο ημιαγωγών, σύμφωνα με τη σύνδεση p-n είναι το ίδιο υλικό, μπορεί να διαιρεθεί σε ομοιογενή σύνδεση διόδων λέιζερ, ενιαίο ετεροτζεύρωση (SH), διπλή ετεροδομή (DH) και κβαντική καλά ('ve) δίοδο λέιζερ. Κβαντική δίοδος λέιζερ καλά έχει το πλεονέκτημα του χαμηλού ρεύματος κατωφλίου και της υψηλής δύναμης παραγωγής, η οποία είναι το κύριο προϊόν της τρέχουσας εφαρμογής αγοράς.
Σε σύγκριση με το λέιζερ, δίοδος λέιζερ έχει πλεονεκτήματα της υψηλής απόδοσης, μικρό όγκο, μεγάλη διάρκεια ζωής, αλλά η ισχύς εξόδου του είναι μικρή (συνήθως λιγότερο από 2 mw), γραμμική, κακή μονοχρωματικότητα, πολύ καλό, καθιστούν περιορίζεται στην εφαρμογή του συστήματος καλωδιακής τηλεόρασης, δεν μπορεί να μεταδώσει πολυκαναλικά, υψηλής απόδοσης αναλογικά σήματα. Στην ενότητα ηχούς του αμφίδρομου οπτικού δέκτη, μια κβαντική δίοδος λέιζερ καλά χρησιμοποιείται ως πηγή φωτός.
Η δομή της δίοδος λέιζερ
Η δομή και το σύμβολο της δίοδος λέιζερ παρουσιάζονται στην εικόνα 1.
Η φυσική δομή της δίοδος λέιζερ είναι στη σύνδεση διόδων εκπομπής φωτός που τοποθετείται ένα στρώμα φωτός μεταξύ της δραστηριότητας του ημιαγωγού και του τέλους του μετά από να γυαλίσει έχει μερικώς ανακλαστική λειτουργία, διαμορφώνοντας έτσι έναν οπτικό αντηχείο. Στην περίπτωση της θετικής προκατάληψης, οι οδηγήσεις εκ των πραγμάτων ακτινοβολούν το φως και αλληλεπιδρούν με την οπτική κοιλότητα, έτσι περαιτέρω κίνητρα ενιαίο μήκος κύματος του φωτός που εκπέμπεται από τις φυσικές ιδιότητες συνδέσεων που σχετίζονται με το υλικό αυτού του είδους φωτός.
Η αρχή λειτουργίας της δίοδος λέιζερ ημιαγωγών είναι θεωρητικά η ίδια με το λέιζερ αερίου. Το σχήμα 1 στοιχείο β) είναι το σύμβολο της δίοδου λέιζερ. Η δίοδος λέιζερ χρησιμοποιείται στη μονάδα οπτικού δίσκου του υπολογιστή, και η εκτύπωση της πρώτης κατηγορίας μικρής ισχύος φωτοηλεκτρική συσκευή στον εκτυπωτή λέιζερ έχει χρησιμοποιηθεί ευρέως.
Διαγράμματα και σύμβολα δομής διόδων λέιζερ
Απλή αρχή της δίοδος λέιζερ
Η ελαφριά εκπομπή στους ημιαγωγούς προκύπτει συνήθως από την ένωση του μεταφορέα. Όταν προστίθεται με τη σύνδεση PN ημιαγωγών θετικής τάσης, αποδυναμώνει το φράγμα σύνδεσης p-n, αναγκάζοντας τα ηλεκτρόνια από την περιοχή εγχύσεων P N από την περιοχή συνδέσεων PN, τρύπα από την περιοχή P στην περιοχή συνδέσεων Ν μετά από PN, κοντά στην έγχυση των ηλεκτρονίων και των τρυπών μη-ισορροπίας συνδέσεων p-n θα συμβεί ένωση, με αυτόν τον τρόπο που εκπέμπει τα φωτόνια λάμδα μήκους κύματος, ο τύπος του είναι ως εξής:
Λάμδα = hc/Eg (1)
Στον τύπο: h - Σταθερά Planck; C - η ταχύτητα του φωτός? Π.χ. - το πλάτος της ζώνης ενός ημιαγωγού.
Αυτό το φαινόμενο ονομάζεται αυθόρμητη ακτινοβολία λόγω του αυθόρμητου ανασυνδυασμού των ηλεκτρονίων και των οπών. Όταν τα φωτόνια που παράγονται από την αυθόρμητη ακτινοβολία μέσω του ημιαγωγού, μόλις η έναρξη της ηλεκτρονικής - τρύπας γύρω από το ξενοδοχείο, έχει μπορεί να παρακινήσει την ένωση, να παραγάγει τα νέα φωτόνια, το φωτόνιο που προκαλείται έχει εμπνεύσει την ένωση μεταφορέων και ένα νέο φωτόνιο καλείται υποκινημένη ακτινοβολία. Εάν το ρεύμα της ένεσης είναι αρκετά μεγάλο, η κατανομή του φορέα, η οποία είναι το αντίθετο από την κατάσταση θερμικής ισορροπίας, είναι το αντίστροφο του αριθμού των σωματιδίων. Ως φορέας του ενεργού στρώματος στην περίπτωση ενός μεγάλου αριθμού αντιστροφής, μια μικρή ποσότητα φωτονίων που παράγονται από την αυθόρμητη ακτινοβολία που προκαλείται από δύο εγκάρσιες παλινδρομική ακτινοβολία κοιλότητας αντανάκλασης, επιλεκτική αντήχηση συχνότητας που προκαλείται από τη θετική ανάδραση, ή έχει ένα κέρδος σε μια ορισμένη συχνότητα. Όταν το κέρδος είναι μεγαλύτερο από την απώλεια απορρόφησης, το συνεκτικό φως από τη διασταύρωση PN μπορεί να εκπέμπεται με μια καλή φασματική γραμμή - λέιζερ, η οποία είναι η απλή αρχή της δίοδος λέιζερ.
Με την ανάπτυξη της τεχνολογίας, η τρέχουσα χρησιμοποιημένη δίοδος λέιζερ ημιαγωγών έχει τη σύνθετη δομή πολυστρωματών. Σχήμα 2 είναι η δομή της δίοδος λέιζερ ημιαγωγών κόκκινου φωτός της εταιρείας Sanyo στην Japan.FIG. 3 είναι μια μικρή άποψη τμημάτων σωλήνων λέιζερ δύναμης. Μπορεί να δει ότι το τσιπ λέιζερ συνδέεται με το νεροχύτη θερμότητας που χρησιμοποιείται για τη διάχυση θερμότητας. Η φωτοδίοδο PIN είναι συνδεδεμένη στο κάτω μέρος του καθίσματος του σωλήνα κοντά στο τσιπ λέιζερ. Σχήμα 4 για την εμφάνιση της συνηθισμένης δίοδος λέιζερ, η εικόνα δείχνει, μικρό σωλήνα λέιζερ δύναμη έχει τρεις ακίδες, αυτό οφείλεται στο γεγονός ότι ο σωλήνας συμπυκνώνει επίσης μια φωτοδίοδο, το ρεύμα εργασίας χρησιμοποιείται για την παρακολούθηση του σωλήνα λέιζερ.