نیمه هادی لیزر: انواع دستگاه، اصل عامل، استفاده از

لیزرهای نیمه هادی ژنراتور کوانتومی هستند نیمه هادی بر محیط فعال، که در آن تقویت نوری توسط گسیل القایی در انتقال بین سطوح انرژی کوانتومی در غلظت بالایی از حامل های بار آزاد در منطقه ایجاد شده است.

لیزر نیمه هادی: اصل عمل

به طور معمول، اکثر الکترونها در سطح ظرفیت واقع شده است. در رویکرد انرژی فوتون بیش از شکاف باند انرژی، یک نیمه هادی، الکترون را به دولت از تحریک می آیند، و شکستن منطقه ممنوعه، در حال حرکت به یک منطقه آزاد، تمرکز در لبه پایین آن. به طور همزمان، یک سوراخ تشکیل شده در سطح ظرفیتی، رو به افزایش به مرز بالایی آن است. الکترون در منطقه آزاد ترکیب با سوراخ، تابش انرژی به انرژی از منطقه پارگی برابر، در فرم فوتون. نوترکیبی را می توان با فوتون با سطح انرژی کافی افزایش یافته است. توضیحات عددی مربوط به تابع توزیع فرمی.

دستگاه

دستگاه لیزر نیمه هادی است دیود لیزر در نقطه تماس با پی نیمه هادی رسانا نوع n و - الکترون ها و حفره انرژی پمپ در منطقه P-N-انتقال. علاوه بر این، لیزرهای نیمه هادی با ورودی انرژی نوری که در آن پرتو توسط جذب فوتونها از لیزر آبشار نور و کوانتوم، که در انتقال در مناطق بر اساس تشکیل شده است.

ساختار

ترکیبات نمونه مورد استفاده در لیزرهای نیمه هادی و دیگر دستگاههای الکترونیک نوری، به شرح زیر:

• آرسنید گالیم؛
• فسفید گالیم؛
• گالیم نیترید؛
• ایندیم فسفید؛
• گالیم آرسنید ایندیم؛
• گالیم آرسنید آلومینیوم؛
• نیترید گالیم-ایندیم گالیم-؛
• فسفید، گالیوم-ایندیم است.

طول موج

این ترکیبات - نیمه هادی مستقیم شکاف. Indirect- (سیلیکون) نور با نیروی کافی و کارایی منتشر می کنند نیست. طول موج تابش لیزر دیود بستگی به انرژی، انرژی فوتون نزدیک شکاف باند از ترکیب خاص است. 3- و 4 جزء شکاف باند ترکیبات نیمه هادی انرژی ممکن است به طور مداوم بیش از یک طیف گسترده ای متنوع است. در AlGaAs = آل _ایکس گالیم _{1 X} به عنوان، به عنوان مثال، افزایش محتوای آلومینیوم (افزایش x) به اثر افزایش شکاف باند انرژی است.

در حالی که شایع ترین لیزرهای نیمه هادی در بخش نزدیک مادون قرمز از طیف عمل می کنند، برخی منتشر می کنند قرمز (گالیم ایندیم فسفید)، آبی یا بنفش (نیترید گالیم) رنگ. میانگین لیزر مادون قرمز نیمه هادی (سلنید سرب) و لیزر آبشاری کوانتومی.

نیمه هادی های آلی

علاوه بر این ترکیبات معدنی بالا استفاده می شود و آلی است. تکنولوژی مناسب هنوز تحت توسعه است، اما توسعه آن وعده به میزان قابل توجهی از هزینه های تولید از لیزر را کاهش دهد. تا کنون، تنها لیزر آلی با ورودی انرژی نوری و پمپ برقی با عملکرد بالا هنوز نرسیده است توسعه یافته است.

گونه

توسط تکثر لیزرهای نیمه هادی با پارامترهای مختلف و ارزش نرم افزار.

دیودهای لیزری کوچک تولید یک پرتو تابش مکانیکی با کیفیت بالا که قدرت محدوده از چند 100-500 میلی وات. تراشه دیود لیزر ورق مستطیل شکل نازک، که به عنوان یک موجبر عمل می کند، زیرا این تابش محدود به یک فضای کوچک است. کریستال دوپ شده با هر دو طرف برای ایجاد یک PN-انتقال از یک منطقه بزرگ است. به پایان می رسد جلا ایجاد یک تشدید کننده نوری یک فابری - تداخل پرو. فوتون از عبور از حفره به علت تابش نوترکیبی افزایش خواهد یافت، و نسل شروع خواهد شد. آنها در اشاره گر لیزری، CD-و دی وی دی، و همچنین فیبر نوری استفاده می شود.

لیزر کم برق و لیزر جامد با یک حفره خارجی برای تولید پالسهای کوتاه ممکن است حوادث همگام سازی کنید.

لیزرهای نیمه هادی با یک حفره خارجی متشکل از یک دیود لیزر، که نقش مهمی در ترکیب افزایش متوسط بیشتر لیزر تشدید ایفا می کند. قادر به تغییر طول موج و یک باند انتشار باریک.

لیزر تزریق هستند منطقه نیمه هادی تابش در یک باند وسیع، می تواند یک قدرت پرتو با کیفیت پایین از چند وات تولید کند. این از یک لایه فعال نازک از میان n و p میباشد لایه، تشکیل یک ناهمگون دو تشکیل شده است. مکانیسم سلول از نور در جهت جانبی از دست رفته است، که منجر به بیضویت پرتو بالا و جریان آستانه غیر قابل قبولی بالا.

آرایه دیود قدرتمند، متشکل از مجموعه ای از دیود، پهنای باند، قادر به تولید یک پرتو قدرت با کیفیت متوسط دهها وات است.

قدرتمند آرایه دو بعدی از دیود ها را می توانی از صدها هزار نفر از وات تولید کند.

سطح رهبری لیزر (VCSEL) رهبری کیفیت پرتو نور خروجی در چندین میلی وات عمود بر صفحه. در سطح تابش آینه تشدید شده است در قالب لایه ها در دین بر ¼ موج با های مختلف استفاده شود شاخص های انکساری. بر روی یک تراشه می تواند چند صد لیزر، که باز می شود تا امکان تولید انبوه ساخته شده است.

C VECSEL لیزر انرژی ورودی نوری و یک تشدیدگر خارجی قادر به تولید یک پرتو قدرت با کیفیت خوب از چند وات در یک قفل حالت.

کار لیزر نیمه هادی نوع آبشار کوانتومی بر اساس انتقال درون باند (در مقابل به Interband به). این دستگاه منتشر می کنند در منطقه وسط طیف مادون قرمز، گاهی اوقات در محدوده تراهرتز. آنها استفاده می شود، برای مثال، به عنوان انالیزور گاز.

نیمه هادی لیزر: برنامه و جنبه های اصلی

با قدرت بالا لیزر دیود با بسیار الکتریکی در ولتاژ متوسط پمپ به عنوان ابزار بسیار موثر تامین انرژی مورد استفاده قرار لیزر حالت جامد.

لیزرهای نیمه هادی می تواند در طیف وسیعی از فرکانس های که شامل قابل مشاهده است، در نزدیکی بخش مادون قرمز مادون قرمز و میانه یک طیف به کار گیرند. دستگاه های ایجاد شده به هم izducheniya فرکانس را تغییر دهید.

دیودهای لیزری می تواند به سرعت تغییر دهید و زیر و بم توان نوری است که در فیبر نوری خطوط ارتباطی فرستنده استفاده می شود.

این ویژگی ساخته اند لیزرهای نیمه هادی هستند فن آوری مهمترین نوع از میزر. آنها استفاده می شود:

• سنسور تله متری، pyrometers، ارتفاع سنج نوری، rangefinders، مناظر، هولوگرافی؛
• در فیبر نوری سیستم های انتقال و ذخیره سازی داده ها، سیستم های ارتباطی منسجم؛
• پرینتر های لیزری، ویدیو پروژکتور، اشاره گر، اسکنر بارکد، اسکنر، CD-بازیکنان (دی وی دی، سی دی، بلو ری)؛
• در سیستم های امنیتی، رمزنگاری کوانتومی، اتوماسیون، شاخص؛
• در اندازه شناسی نوری و طیف سنجی؛
• در جراحی، دندانپزشکی، زیبایی و آرایشی، درمان؛
• تصفیه آب، جابجایی مواد، پمپ لیزر حالت جامد، کنترل واکنش های شیمیایی در مرتب سازی صنعتی، ماشین آلات صنعتی، سیستم های احتراق، و سیستم های دفاع هوایی.

خروجی پالس

ترین لیزر نیمه هادی تولید یک پرتو مداوم. با توجه به زمان اقامت کوتاه الکترون ها در سطح هدایت آنها بسیار مناسب برای ایجاد یک پالس سوئیچ Q نیست، اما حالت شبه مداوم عملیات به طور قابل توجهی می تواند به افزایش قدرت ژنراتور کوانتومی. علاوه بر این، لیزرهای نیمه هادی ممکن است برای نسل از حالت قفل شده است پالس های مافوق و یا تعویض از افزایش استفاده می شود. میانگین قدرت پالس های کوتاه، معمولا به چند میلی وات به جز لیزر-VECSEL پمپ شده اپتیکی، که خروجی وات اندازه گیری پالس های پیکو ثانیه با فرکانس در ده گیگاهرتز محدود شده است.

مدولاسیون و تثبیت کننده

استفاده از الکترون اقامت کوتاه در نوار رسانش از لیزرهای نیمه هادی توانایی به زیر و بم فرکانس بالا که VCSEL لیزر بیش از 10 گیگاهرتز است. شده است در انتقال داده نوری، طیف سنجی، تثبیت کننده های لیزری استفاده می شود.