Kanuni ya kazi na aina kuu zalaser ya semiconductor
SemiconductorDiode za laser, kwa ufanisi wao wa hali ya juu, uboreshaji mdogo na utofauti wa urefu wa mawimbi, hutumiwa sana kama vipengee vya msingi vya teknolojia ya optoelectronic katika nyanja kama vile mawasiliano, huduma ya matibabu na usindikaji wa viwandani. Kifungu hiki kinatanguliza zaidi kanuni ya kazi na aina za leza za semiconductor, ambayo ni rahisi kwa marejeleo ya uteuzi wa watafiti wengi wa optoelectronic.
1. Kanuni ya kutoa mwanga ya leza za semiconductor
Kanuni ya luminescence ya lasers ya semiconductor inategemea muundo wa bendi, mabadiliko ya elektroniki na utoaji wa kuchochea wa vifaa vya semiconductor. Nyenzo za semiconductor ni aina ya nyenzo yenye bandgap, ambayo inajumuisha bendi ya valence na bendi ya uendeshaji. Wakati nyenzo ziko katika hali ya chini, elektroni hujaza bendi ya valence wakati hakuna elektroni katika bendi ya upitishaji. Wakati sehemu fulani ya umeme inatumiwa nje au mkondo unadungwa, elektroni zingine zitapita kutoka kwa bendi ya valence hadi bendi ya upitishaji, na kutengeneza jozi za shimo la elektroni. Wakati wa mchakato wa kutolewa kwa nishati, wakati jozi hizi za shimo la elektroni zinachochewa na ulimwengu wa nje, photons, yaani, lasers, zitatolewa.
2. Njia za kusisimua za lasers za semiconductor
Kuna hasa njia tatu za uchochezi za leza za semiconductor, ambazo ni aina ya sindano ya umeme, aina ya pampu ya macho na aina ya msisimko wa boriti ya elektroni yenye nishati nyingi.
Leza za semicondukta zilizodungwa kwa njia ya umeme: Kwa ujumla, ni diodi za makutano ya uso wa semicondukta zilizotengenezwa kwa nyenzo kama vile gallium arsenide (GaAs), cadmium sulfide (CdS), indium fosfidi (InP), na sulfidi ya zinki (ZnS). Wanasisimka kwa kuingiza mkondo wa maji pamoja na upendeleo wa mbele, na kutoa utoaji uliochochewa katika eneo la ndege ya makutano.
Leza za semiconductor zinazosukumwa kwa macho: Kwa ujumla, fuwele za semiconductor za aina ya N-aina ya P au aina ya P (kama vile GaAS,InAs,InSb, n.k.) hutumika kama nyenzo ya kufanya kazi, nalezainayotolewa na leza nyingine hutumika kama msisimko unaosukumwa macho.
leza za semikondukta zenye msisimko wa elektroni za juu: Kwa ujumla, pia hutumia fuwele za semicondukta ya aina ya N-aina ya P (kama vile PbS,CdS,ZhO, n.k.) kama nyenzo inayofanya kazi na husisimka kwa kudunga boriti ya elektroni yenye nishati nyingi kutoka nje. Miongoni mwa vifaa vya leza ya semicondukta, ile iliyo na utendakazi bora na matumizi mapana zaidi ni leza ya diode ya GaAs iliyodungwa kwa umeme yenye muundo wa hetero.
3. Aina kuu za lasers za semiconductor
Eneo la Active la laser ya semiconductor ni eneo la msingi kwa ajili ya kizazi cha photon na amplification, na unene wake ni micrometers chache tu. Miundo ya ndani ya miongozo ya mawimbi hutumika kuzuia usambaaji wa kando wa fotoni na kuimarisha msongamano wa nishati (kama vile mielekeo ya mawimbi ya matuta na miunganisho ya heterojunction iliyozikwa). Laser inachukua muundo wa kuzama kwa joto na kuchagua nyenzo za hali ya juu za upitishaji joto (kama vile aloi ya shaba-tungsten) kwa utaftaji wa haraka wa joto, ambayo inaweza kuzuia kupeperushwa kwa urefu wa mawimbi unaosababishwa na joto kupita kiasi. Kulingana na muundo na hali ya matumizi, leza za semiconductor zinaweza kugawanywa katika vikundi vinne vifuatavyo:
Laser ya Edge-Emitting (EEL)
Laser ni pato kutoka kwa uso wa cleavage kwenye upande wa chip, na kutengeneza doa ya mviringo (pamoja na Angle ya tofauti ya takriban 30 ° × 10 °). Urefu wa mawimbi ya kawaida ni pamoja na 808nm (kwa kusukuma), 980 nm (kwa mawasiliano), na 1550 nm (kwa mawasiliano ya nyuzi). Inatumika sana katika ukataji wa nguvu wa juu wa viwandani, vyanzo vya kusukumia vya laser ya nyuzi, na mitandao ya uti wa mgongo wa mawasiliano ya macho.
2. Laser Wima ya Uso wa Cavity (VCSEL)
Laser hutolewa perpendicularly kwa uso wa chip, na boriti ya mviringo na ulinganifu (Divergence Angle <15 °). Inaunganisha kiakisi cha Bragg kilichosambazwa (DBR), kuondoa hitaji la kiakisi cha nje. Inatumika sana katika utambuzi wa 3D (kama vile utambuzi wa nyuso za simu ya mkononi), mawasiliano ya macho ya masafa mafupi (vituo vya data), na LiDAR.
3. Quantum Cascade Laser (QCL)
Kulingana na mpito wa elektroni kati ya Visima vya quantum, urefu wa wimbi hufunika masafa ya kati hadi ya mbali ya infrared (3-30 μm), bila hitaji la ubadilishaji wa idadi ya watu. Fotoni hutengenezwa kupitia mabadiliko ya bendi ndogo na hutumiwa kwa kawaida katika programu kama vile vihisi vya gesi (kama vile ugunduzi wa CO₂), upigaji picha wa terahertz, na ufuatiliaji wa mazingira.
Muundo wa matundu ya nje ya leza inayoweza kusomeka (kioo cha kusaga/prism/MEMS) inaweza kufikia safu ya urekebishaji ya urefu wa mawimbi ya ± 50 nm, kwa upana wa mstari mwembamba (<100 kHz) na uwiano wa juu wa kukataliwa kwa hali ya upande (>50 dB). Inatumika kwa kawaida katika matumizi kama vile mawasiliano ya mgawanyiko mnene wa urefu wa wimbi (DWDM), uchanganuzi wa taswira, na upigaji picha wa kimatibabu. Laser za semiconductor hutumiwa sana katika vifaa vya mawasiliano ya laser, vifaa vya uhifadhi wa leza ya dijiti, vifaa vya usindikaji wa laser, vifaa vya kuashiria na ufungaji wa laser, upangaji wa aina ya laser na uchapishaji, vifaa vya matibabu vya laser, umbali wa laser na vyombo vya kugundua mgongano, vyombo vya laser na vifaa vya burudani na elimu, vifaa vya laser na sehemu, n.k. Wao ni wa sehemu kuu za tasnia ya laser. Kwa sababu ya anuwai ya matumizi, kuna chapa nyingi na watengenezaji wa lasers. Wakati wa kufanya uchaguzi, inapaswa kutegemea mahitaji maalum na mashamba ya maombi. Wazalishaji tofauti wana maombi tofauti katika nyanja mbalimbali, na uteuzi wa wazalishaji na lasers unapaswa kufanywa kulingana na uwanja halisi wa maombi ya mradi huo.
Muda wa kutuma: Nov-05-2025