अर्धचालक पराबैंगनीकिरण: प्रकार, संरचना, कार्य सिद्धांत, आवेदन

अर्धचालक पराबैंगनीकिरण हैं क्वांटम जनरेटर के आधार पर अर्धचालक सक्रिय मध्यम में जो ऑप्टिकल लाभ उत्पन्न होता है प्रेरित उत्सर्जन के साथ एक क्वांटम संक्रमण के बीच ऊर्जा के स्तर की एकाग्रता चार्ज वाहक में मुक्त क्षेत्र है ।

अर्धचालक लेजर: आपरेशन के सिद्धांत

सामान्य में, राज्य के सबसे अधिक इलेक्ट्रॉनों के स्तर पर स्थित संयोजकता है । आ रहा है, जब एक फोटान ऊर्जा से अधिक ऊर्जा की खाई, इलेक्ट्रॉनों के अर्धचालक आने के लिए उत्साह के एक राज्य में और तोड़ने के लिए प्रतिबंधित क्षेत्र में पारित करने के लिए मुक्त क्षेत्र, ध्यान केंद्रित पर इसकी कम बढ़त है । एक ही समय में गठित छेद में valence स्तर बढ़ जाता है करने के लिए इसकी ऊपरी सीमा है । इलेक्ट्रॉनों फ्री जोन में recombine छेद के साथ, ऊर्जा उत्सर्जन करने के लिए बराबर ऊर्जा के क्षेत्र में अंतर है, फोटॉनों के रूप में. पुनर्संयोजन के द्वारा बढ़ाया जा सकता फोटॉनों के साथ पर्याप्त ऊर्जा का स्तर है । संख्यात्मक विवरण से मेल खाती है करने के लिए एक समारोह के फर्मी.

डिवाइस

एक डिवाइस अर्धचालक लेजर एक लेजर डायोड पंप द्वारा की ऊर्जा इलेक्ट्रॉनों और छेद के क्षेत्र में पी-एन जंक्शन-संपर्क के बिंदु के अर्धचालक के साथ एक चालकता की p और n-प्रकार है । इसके अलावा, वहाँ रहे हैं, अर्धचालक पराबैंगनीकिरण के साथ ऑप्टिकल ऊर्जा की आपूर्ति में जो बीम का गठन किया है पर फोटॉनों के अवशोषण और प्रकाश के क्वांटम झरना लेज़रों पर आधारित हैं, जो संक्रमण के भीतर क्षेत्रों है.

संरचना

मानक यौगिकों में इस्तेमाल किया अर्धचालक पराबैंगनीकिरण और अन्य optoelectronic उपकरणों

तरंग दैर्ध्य

इन कनेक्शन और ndash; प्रत्यक्ष bandgap अर्धचालक है । Napryazhenie (सिलिकॉन) के साथ प्रकाश पर्याप्त शक्ति और दक्षता नहीं है विकीर्ण है । उत्सर्जन तरंगदैर्ध्य डायोड लेजर की डिग्री पर निर्भर करता सन्निकटन के फोटॉन ऊर्जा के लिए ऊर्जा के क्षेत्र में एक विशिष्ट कनेक्शन गिरा दिया है. 3 - और 4-घटक अर्धचालक यौगिकों, ऊर्जा की खाई लगातार बदला जा सकता है में एक विस्तृत श्रृंखला है । से AlGaAs = Al_{Xगा1-xके रूप में, उदाहरण के लिए बढ़ रही है, एल्यूमीनियम सामग्री वृद्धि (x) का परिणाम है, वृद्धि हुई ऊर्जा के क्षेत्र में अंतर है ।}

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जबकि सबसे आम अर्धचालक पराबैंगनीकिरण में संचालित निकट अवरक्त स्पेक्ट्रम का हिस्सा है, कुछ फेंकना लाल (फास्फाइड गैलियम ईण्डीयुम), नीले या बैंगनी (गैलियम नाइट्राइड) रंग. माध्यमिक अवरक्त विकिरण पैदा करने के लिए ठोस राज्य पराबैंगनीकिरण (लीड selenide) क्वांटम झरना पराबैंगनीकिरण.

जैविक अर्धचालक

इसके अलावा करने के लिए ऊपर अकार्बनिक यौगिकों में इस्तेमाल किया जा सकता है और कार्बनिक. प्रासंगिक प्रौद्योगिकी के विकास में अब भी है, लेकिन इसके विकास के वादे करने के लिए काफी लागत को कम करने के लिए विनिर्माण लेजर. अब तक, केवल विकसित जैविक लेज़रों के साथ ऑप्टिकल ऊर्जा की आपूर्ति, और उच्च क्षमता के बिजली के पंप अभी तक नहीं पहुँच गया है.

किस्मों

का एक बहुत बनाया अर्धचालक पराबैंगनीकिरण के साथ अलग अलग मानकों को लागू है और मूल्य.

लेजर डायोड का उत्पादन उच्च गुणवत्ता वाले यांत्रिक बीम विकिरण, जिनकी शक्ति से पर्वतमाला करने के लिए कुछ पांच सौ milliwatts. क्रिस्टल लेजर डायोड एक पतली प्लेट के आयताकार आकार की है, जो कार्य करता है के रूप में एक waveguide, के बाद से विकिरण के लिए प्रतिबंधित है एक छोटे से अंतरिक्ष में । क्रिस्टल legerrette दो पक्षों बनाने के लिए एक p-n जंक्शन के बड़े क्षेत्र. पॉलिश समाप्त होता है बनाने के लिए ऑप्टिकल गुंजयमान यंत्र फेब्री - Perot. एक फोटोन के माध्यम से गुजर रहा गुंजयमान यंत्र का कारण होगा पुनर्संयोजन, विकिरण में वृद्धि होगी, और उत्पादन शुरू होगा. में इस्तेमाल किया लेजर संकेत, सीडी और डीवीडी खिलाड़ियों, के रूप में अच्छी तरह के रूप में फाइबर ऑप्टिक संचार.

कम बिजली अखंड लेज़रों और क्वांटम जनरेटर के साथ बाहरी गुंजयमान यंत्र की पीढ़ी के लिए कम दालों सिंक्रनाइज़ कर सकते हैं mod.

अर्धचालक पराबैंगनीकिरण के साथ एक बाहरी गुंजयमान यंत्र की रचना के साथ एक लेजर डायोड के रूप में कार्य करता है जो एक amplifying मध्यम से बना और अधिक लेजर गुंजयमान यंत्र. की क्षमता को बदलने के लिए तरंग दैर्ध्य और एक संकीर्ण उत्सर्जन बैंड.

इंजेक्शन अर्धचालक पराबैंगनीकिरण है विकिरण में एक व्यापक बैंड उत्पन्न कर सकते हैं की एक गुच्छा कम गुणवत्ता की क्षमता के साथ कई वाट. से मिलकर एक पतली सक्रिय परत के बीच स्थित p और n-परत के गठन, एक डबल heterojunction. इस तंत्र के प्रकाश कारावास पार्श्व दिशा में है कि एक परिणाम के मजबूत ellipticity के बीम और एक unacceptably उच्च सीमा धाराओं.

उच्च शक्ति डायोड सलाखों से मिलकर एक ब्रॉडबैंड सरणी के डायोड का निर्माण करने में सक्षम एक किरण की औसत दर्जे की गुणवत्ता की क्षमता के साथ दसियों की वाट.

एक शक्तिशाली द्वि-आयामी arrays के लिए उत्पन्न कर सकते हैं में बिजली के सैकड़ों और हजारों वाट.

सतह उत्सर्जक लेजर (VCSEL) का उत्सर्जन एक गुणवत्ता प्रकाश की किरण के साथ एक बिजली के कई milliwatts है सीधा करने के लिए थाली. की सतह पर विकिरणकारण दर्पण के गुंजयमान यंत्र के रूप में परतों में ¼ दीन लहरों के साथ विभिन्न अपवर्तक सूचकांक है । एक क्रिस्टल पर यह संभव है करने के लिए निर्माण के सैकड़ों लेज़रों, जो की संभावना को खोलता है उनके बड़े पैमाने पर उत्पादन.

लेज़रों, VECSEL c के लिए ऑप्टिकल ऊर्जा की आपूर्ति और बाहरी गुंजयमान यंत्र पैदा करने के लिए सक्षम की एक किरण के लिए अच्छी गुणवत्ता की क्षमता के साथ एक ही वाट के दौरान तुल्यकालन मोड में से एक ।

अर्धचालक लेजर है एक क्वांटम झरना के प्रकार के आधार पर बदलाव के भीतर क्षेत्रों के (विरोध के रूप में Mizutani). इन उपकरणों के उत्सर्जन में मध्य अवरक्त स्पेक्ट्रम का हिस्सा है, कभी कभी में चुम्बकीय रेंज. वे इस्तेमाल कर रहे हैं उदाहरण के लिए के रूप में गैस analyzers.

अर्धचालक पराबैंगनीकिरण: आवेदन और बुनियादी पहलुओं

शक्तिशाली डायोड लेज़रों के साथ एक अत्यधिक कुशल विद्युत पंप पर मध्यम वोल्टेज इस्तेमाल कर रहे हैं के साधन के रूप में ऊर्जा की आपूर्ति है एक अत्यधिक कुशल ठोस राज्य पराबैंगनीकिरण.

अर्धचालक पराबैंगनीकिरण में काम कर सकते हैं एक बड़े आवृत्ति रेंज भी शामिल है कि दृश्य, अवरक्त के पास और मध्य अवरक्त स्पेक्ट्रम का हिस्सा है । डिवाइस की अनुमति देता है आप करने के लिए परिवर्तन की आवृत्ति izucheniya.

लेजर डायोड कर सकते हैं जल्दी से स्विच और मिलाना ऑप्टिकल शक्ति का प्रयोग किया जाता है कि में ट्रांसमीटरों के ऑप्टिकल फाइबर लिंक के साथ.

इन विशेषताओं बनाया है अर्धचालक पराबैंगनीकिरण के तकनीकी रूप से सबसे महत्वपूर्ण प्रकार के क्वांटम जनरेटर. वे लागू होते हैं:

पल्स उत्पादन

सबसे अर्धचालक पराबैंगनीकिरण उत्पन्न करता है, एक निरंतर बीम. के कारण कम रहने की लंबाई के इलेक्ट्रॉनों पर चालकता स्तर पर, वे कर रहे हैं के लिए बहुत उपयुक्त नहीं पैदा दालों के साथ क्यू-स्विचिंग, लेकिन अर्ध-सतत मोड आपरेशन की अनुमति देता है में वृद्धि करने की क्षमता क्वांटम जनरेटर. इसके अलावा, अर्धचालक पराबैंगनीकिरण का इस्तेमाल किया जा सकता उत्पन्न करने के लिए ultrashort दालों के साथ सिंक आधुनिक या स्विच करके हासिल की है । औसत शक्ति कम दालें, आम तौर पर सीमित करने के लिए कुछ milliwatts के अपवाद के साथ, VECSEL लेज़रों के साथ ऑप्टिकल पंप, उत्पादन, जिनमें से मापा जाता है mnogocwetnye पीको सेकंड दालों की एक आवृत्ति के दसियों के गीगाहर्ट्ज़ है.

मॉडुलन और स्थिरीकरण

का लाभ कम रहने के इलेक्ट्रॉन में प्रवाहकत्त्व बैंड की क्षमता है अर्धचालक पराबैंगनीकिरण के लिए उच्च-आवृत्ति मॉडुलन है कि VCSEL लेजर से अधिक है 10 गीगा. यह आवेदन में पाया गया है ऑप्टिकल डेटा संचरण, स्पेक्ट्रोस्कोपी, स्थिरीकरण लेज़रों के.