Semicondutores Láseres: tipos de dispositivo, o principio de funcionamento, o uso de

láseres semicondutores son xeradores cuánticos semiconductores baseado forma activa, na que a amplificación óptica por emisión estimulada é creado na zona de transición entre os niveis de enerxía cuántica a unha concentración elevada de portadores de carga libres na zona.

láser semicondutor: principio de funcionamento

Normalmente, a maioría dos electróns situados no nivel Valencia. Durante a enerxía dos fotóns visión superior a lagoa da banda de enerxía, un semicondutor, os electróns entrar en estado de excitación, e rompendo a zona prohibida, movendo-se a unha zona libre, concentrando-se no seu bordo inferior. Ao mesmo tempo, un orificio formado no nivel de Valencia, subindo a bordo superior. Os electróns na zona libre recombinar con furados, que irradia enerxía igual á enerxía da zona de ruptura, baixo a forma de fotóns. A recombinación pode ser aumentado por fotóns con nivel de enerxía suficiente. Descrición numérico corresponde á función de distribución de Fermi.

dispositivo

O dispositivo de láser de semicondutores é un diodo láser bombeado electróns de enerxía e orificios na área de p-n-transición - o punto de contacto co p semicondutor condutora e do tipo n. Ademais, están os láseres semicondutores con entrada enerxía óptica, en que o feixe está formada pola absorción de fotóns de luz láser en cascada e cuántica, as cales se basean nas transicións no interior das zonas.

estrutura

Os compostos típicos utilizados en láseres semicondutores e outros dispositivos optoelectrónicos, como segue:

• arsenieto de galio;
• fosforeto de galio;
• de nitruro de galio;
• fosforeto de indio;
• arsenieto de galio de indio;
• arsenieto de galio de aluminio;
• galio-indio-galio nitruro;
• fosforado, galio-indio.

lonxitude de onda

Estes compostos semicondutores --gap directa. O Indirect- (silicio) non emiten luz con forza e eficiencia suficientes. A lonxitude de onda da radiación do láser de diodo depende da enerxía da enerxía do fotón achégase da lagoa da banda do composto particular. A lagoa da banda de enerxía compostos semicondutores 3- e 4-compoñente pode ser variada continuamente ao longo dun amplo rango. No AlGaAs = Al _x Ga _1-x como, por exemplo, o aumento do contido de aluminio (aumento en x) ten o efecto de aumento da lagoa da banda de enerxía.

Mentres que os láseres semicondutores máis comúns operar na parte de infravermello próximo do espectro, algún emiten cores vermella (galio fosfeto de indio), azul ou púrpura (de nitruro de galio). Media láser infravermello de semicondutores (selenieto de chumbo) e láseres de fervenza cuántica.

semicondutores orgánicos

Ademais os compostos inorgánicos anteriores poden ser utilizados e orgánica. tecnoloxía apropiada aínda está en desenvolvemento, pero o seu desenvolvemento promete reducir significativamente o custo de produción de láseres. Ata o momento, desenvolvido só láseres orgánicos con aínda non se alcanzou entrada de enerxía óptica e bomba eléctrica de alto rendemento.

especies

Por unha pluralidade de láseres semicondutores con diferentes parámetros eo valor solicitude.

pequenos diodos de láser producir un feixe de radiación de alta calidade mecánica cuxos intervalos de potencia de algúns centenares de miliwatts cincocentos. o chip de diodo láser é unha fina tarxeta rectangular, que serve como unha guía de ondas, xa que a radiación limitada a un pequeno espazo. Cristal dopado con ambos os dous lados para crear un PN-transición dunha gran área. Os extremos polidas crear un ressonador óptico de Fabry - Perot. Fotón que pasa a través da cavidade para que a radiación de recombinación pode aumentar e iniciará a xeración. Son usados en punteiro láser, CD e DVD players, así como de fibra óptica.

láseres de baixa potencia e láseres de sólidos cunha cavidade externa para a xeración de impulsos curtos poden sincronizar eventos.

láseres semicondutores cunha cavidade exterior formada por un díodo láser, que desempeña un papel na composición do medio ganancia máis láser de ressoador. Capaz de cambiar lonxitudes de onda e ter unha banda de emisión estreito.

láseres de inxección son rexión semicondutora de radiación dunha banda ancha, pode xerar un feixe de enerxía de baixa calidade de varios watts. É constituída por unha capa activa fina disposto entre o p e n-capa, formando un dúo heterojuno. O mecanismo de confinamento da luz na dirección lateral está en falta, o que resulta en elipticidade feixe de alta e correntes inaceitavelmente elevados de limiar.

matrices de diodos poderosas, que consisten nunha matriz de diodos, de banda ancha, capaces de producir un feixe de enerxía de calidade mediocre de decenas de watts.

matrices bidimensionais poderosos de diodos pode xerar unha potencia de centos de miles de vatios.

Superficie de emisión de láser (VCSEL), que emitan luz a calidade do feixe de saída en varios miliwatts perpendicular á placa. Na superficie de radiación do espello do ressonador se aplica en forma de capas en dines ¼ de onda con diferentes índices de refracción. Nun único chip poden facer varios centos de láseres, o que abre a posibilidade de produción en masa.

C VECSEL láseres entrada de enerxía óptica e un ressonador externo capaz de xerar un feixe de bo poder de varios watts de calidade a un bloqueo de modo.

láser semicondutor traballo tipo de cascada cuántica baseada transicións dentro das bandas (en contraste coa interband). Estes dispositivos emiten na rexión media do espectro infravermello, por veces na gama de Terahertz. Son usados, por exemplo, como análise de gas.

Semicondutores láseres: a aplicación e os principais aspectos da

Diodo de alta potencia lasers con altamente electricamente bombeada a tensións moderadas son utilizados como medios altamente eficaz de subministración de enerxía láseres de estado sólido.

láseres semicondutores poden operar nunha gran variedade de frecuencias que inclúe a parte de infravermellos próximo visible, infravermella e medio do espectro. Creados dispositivos para tamén cambiar izducheniya frecuencia.

Os diodos láser pode cambiar rapidamente e modular a potencia óptica que se usa en fibra óptica e liñas de comunicación transmisores.

Estas características fixeron láseres semicondutores son tecnoloxicamente máis importante tipo de radiación. Son usados:

• un sensor de telemetría, Pirómetros óptico, altímetro, telemetría, vistas, holografía;
• en sistemas de transmisión de fibra óptica e de almacenamento de datos, sistemas de comunicación coherentes;
• impresoras con láser, proxectores de vídeo, punteiros, escáner de código de barras, escáneres de imaxe, lectores de CD (DVD, CD, Blu-Ray);
• en sistemas de seguridade, cifrado cuántica, automatización, indicadores;
• en metroloxía óptica e espectroscopia;
• en cirurxía, odontoloxía, a cosmetologia, a terapia;
• purificación da auga, manipulación de materiais, de bombeo de láseres de estado sólido, o control de reaccións químicas en selección industrial, maquinaria industrial, sistemas de ignición, e os sistemas de defensa aérea.

saída de impulsos

Máis láser semicondutor xera un feixe continuo. Debido ao curto tempo de residencia de electróns no nivel de condución que non son moi axeitados para a xeración de impulsos de conmutación de Q, pero xeito case continuo de operación pode aumentar significativamente a potencia do xerador cuántico. Ademais, os láseres semicondutores poden ser utilizados para a xeración de modo-bloqueado pulso ultracurto ou de conmutación da ganancia. Potencia media pulsos curtos, normalmente limitada a poucas miliwatts agás láseres bombeado ópticamente VECSEL, que potencia de saída medidos pulsos picosecond cunha frecuencia na orde das decenas de gigahertz.

Modulación e estabilización

A vantaxe de curto electróns residencia na banda de condución de láseres semicondutores, é a posibilidade de modular a alta frecuencia, que ten VCSEL-láser superior a 10 GHz. Ela foi usada na transmisión de datos ópticos, espectroscopia, estabilización láser.