Жартылай өткізгішті лазерлер: түрлері, құрылысы, жұмыс істеу принципі, қолдану

Жартылай өткізгіш лазерлер болып табылады квантовыми генератор негізінде жартылай өткізгіш белсенді ортаны оптикалық күшейту құрылады амалсыз сәуле кезінде квантовом арасында ауысу энергетикалық деңгейлері кезінде үлкен концентрациясы тасушы зарядтың еркін аймақта.

жартылай өткізгішті лазер: жұмыс принципі

әдеттегі жай-күйі көпшілігі электрондар орналасқан деңгейінде валентности. Әкелген кезде фотонами энергиясын асатын энергия аймағының жарылуы, электрондар полупроводника келеді қозу күйіне және еңсеріп, тыйым салынған аймаққа ауысады еркін аймаққа, концентрируясь оның төменгі шетіне. Бір мезгілде дырки пайда болған " валентном деңгейде көтерілсе, оның жоғарғы шекарасында. Электрондар еркін аймақта рекомбинируют с дырками, излучая энергияға тең энергия аймағының жарылуы түрінде фотондар. Рекомбинациясы мүмкін күшейтілді фотонами жеткілікті деңгейі бар энергия. Сандық сипаттамасы сәйкес келеді Ферми.

Құрылымы

Құрылғы жартылай өткізгіш лазер білдіреді лазерный диод, накачиваемый энергиясын электрондардың және тесік аймағында р-n-ауысу « жерде жанасу бастап жартылай өткізгіштердің өткізгішті p - және n-типті. Сонымен қатар, бар жартылай өткізгіш лазерлер отырып, оптикалық энергия көздері, олардың байламы қалыптастырады жұтқан кезде жарықтың фотондар, сондай-ақ кванттық каскадты лазерлер, олардың жұмысы негізделген өткелдерінде ішіндегі аймақтар.

Құрам

Стандартты қосылыстар ретінде пайдаланылатын жартылай өткізгіш лазерах, сондай-ақ басқа оптоэлектронных құрылғыларда, мынадай:

• галлий арсениді;
• галлий фосфиді;
• нитрид галлий;
• фосфид үндістан;
• арсенид индий-галлий;
• арсенид алюминий-галлий;
• арсенид-нитрид галлий-үндістан;
• галлий фосфиді-үндістан.

толқын Ұзындығы

Бұл қосылыстар « прямозонные жартылай өткізгіштер. Непрямозонные (кремний) жарықтың жеткілікті күші мен тиімділігіне емес, радиациялық жатыр. Толқын ұзындығы сәуле диодного лазердің дәрежесіне жақындату энергиясын фотон энергия көздерін аймағының айырмашылықты нақты қосылыстар. 3 - және 4-компонентті жартылай өткізгіш қосылыстарда энергия аймағының жарылуы мүмкін үздіксіз өзгеретін кең диапазонында. У AlGaAs = Al_XGa₁As, мысалы, арттыру мазмұны алюминий (ұлғайту х) салдары бар өсуі энергия аймағының жарылуы.

Көп:

Динамикалық және статикалық жұмыс бұлшық: айырмашылығы неде?

Динамикалық және статикалық жұмыс бұлшық үшін қажетті қалыпты жұмыс істеуі адам ағзасының орындау қозғалыстардың тән біздің телу. Адам ағзасы табиғатпен жасап шығарылды болатындай өте жақсы жеңе екеуімен де түрлері жүктеме. Динамикалық және статикалы...

Медициналық колледжі НИУ "белгород мемлекеттік университетінің дипломын алды": мекен-жайы, мамандығы, түсуі, пікірлер

Медицина колледжі медицина институтының қаласында Белгород жыл сайын қабылдайды, өзінің қанатының астына жүздеген студент облыс және жақын өңірлердің және жыл сайын шығарады мамандар орта медициналық білімі бар.қандай мамандықтар дайындайды мекемесі,...

Нервтік импульс, оның түрлендіру және беру тетігі

Жүйке жүйесі адам ретінде өзіндік үйлестірушісі біздің ағзамызда. Ол деп хабарлайды команданың ми мускулатуре, органдарға, тіндерге және өңдейді сигналдар шыққан олардан. Ретінде өзіндік тасығыштың деректер пайдаланылады жүйке серпін. Ол нені білдіре...

сол уақытта ең көп таралған жартылай өткізгіш лазерлер жұмыс істейді алады, жақын ИК спектрін бөлігі, кейбір радиациялық жатыр қызыл (галлий фосфиді-үндістан), көк немесе күлгін (нитрид галлий) түсті. Орта инфрақызыл сәуле жасайды жартылай өткізгіштік лазерлер (селенид қорғасын) және кванттық каскадты лазерлер.

Органикалық жартылай өткізгіштер

Сонымен, жоғарыда аталған бейорганикалық қосылыстардың қолданылуы мүмкін және органикалық. Тиісті технологиясы әлі әзірлеу сатысында, бірақ оның дамуы уәде едәуір арзандатуға өндіру кванттық генераторлар. Әзірге тек әзірленді органикалық лазерлер отырып, оптикалық энергия көздері, тиімділігі жоғары электр накачка әлі қол жеткізілген жоқ.

Түрлері

Құрылған көптеген жартылай өткізгішті лазерлер, өзгеше өлшемдерімен және қолданбалы мәні.

Шағын лазерлі диодтар жүргізеді сапалы байламы торцевого сәулелену қуаты, оның ауытқиды бірнеше бес жүзге милливатт. Кристалл лазерлік диодтан білдіреді жұқа пластинку тікбұрышты ететін волноводом, өйткені сәуле шектелген шағын кеңістік. Кристалл легируется екі құру үшін p-n-ауысудың үлкен алаңы. Жылтыратылған бүйір шеттері жасайды оптикалық резонатор Фабри - Перо. Фотон арқылы өте отырып, резонатор, тудырады рекомбинацию, сәуле өсетін болады, және генерациясы басталады. Қолданылады лазерлік көрсеткіштерде, CD - және DVD-проигрывателях, сондай-ақ оптикалық талшықты байланысты.

Маломощные монолитті лазерлер және кванттық генераторлар сыртқы резонатором қалыптастыру үшін қысқа импульс жүргізе алады қадамдастыруға болады мод.

жартылай өткізгіш Лазерлер сыртқы резонатором тұрады лазер-диодтан, тауарлар рөлі усиливающей ортаның құрамы үлкен лазер-резонатора. Қабілетті өзгертуге және толқындар ұзындығы бар узкую жолағына сәулелену.

Инжекционные жартылай өткізгішті лазерлер бар облысы сәулелену түрінде кең жолақтар жасай аласыз, байламы сапасы төмен қуаты бірнеше ваттан. Тұрады жұқа белсенді қабаты орналасқан, арасында, p - және n-қабатымен құра отырып, қос гетеропереход. Тетігін ұстап қалу жарық бүйірлі бағытта жоқ, бұл салдары бар жоғары эллиптілігі буданы және қолайсыз жоғары шекті ток.

Қуатты диодты жиыннан тұратын массив кең жолақты диодтар, өндіруге қабілетті луч посредственного сапасын қуаты ондаған ватт.

Қуатты екі массивтер диодтардың мүмкін генерациялау қуаты жүз және мың ватт.

Беттік сәуле шығаратын лазерлер (VCSEL) испускают сапалы байламы жарықтың қуаты бірнеше милливатт перпендикуляр пластине. Бетінде сәуле шығарукелтіреді айналар резонатора түрінде қабаттардың ¼ дина толқындар әртүрлі сыну көрсеткіштерімен. Бір кристалда болады дайындауы бірнеше жүздеген лазерлер, бұл мүмкіндік береді оларды жаппай өндіріс.

Лазерлер VECSEL c оптикалық энергия көздері және сыртқы резонатором генерациялау қабілетті байламы жақсы сапа қуаты бірнеше ваттан синхрондау кезінде мод.

Жұмыс жартылай өткізгіш лазер кванттық-каскадты үлгідегі негізделген өткелдерінде ішіндегі аймақтардың (айырмашылығы междузонных). Бұл құрылғылар радиациялық жатыр орта саласындағы инфрақызыл спектрін бөлігі, кейде терагерцовом диапазонында. Оларды пайдаланады, мысалы, газ талдағыштар.

Жартылай өткізгіш лазерлер қолдану және негізгі аспектілері

Қуатты диодты лазерлер отырып, тиімділігі жоғары электр накачкой кезінде орташа кернеу ретінде пайдаланылады қаражат әкелетін энергия тиімділігі жоғары қатты денелі лазерлер.

Жартылай өткізгіш лазерлер жұмыс істей алады үлкен жиілік диапазонында, оған себепші болған ашық, ближнюю инфракрасную және орта инфракрасную бөлігі спектрін. Құрылған құрылғылар, мүмкіндік беретін сондай-ақ, өзгерту жиілігін издучения.

Лазерлік диодтар тез ауыстыруға және модулировать оптикалық қуаты, бұл табады қолдану передатчиках талшықты-оптикалық байланыс желісі.

Мұндай сипаттамалары жасады жартылай өткізгішті лазерлер технологиялық жағынан неғұрлым маңызды түрі кванттық генераторлар. Олар қолданылады:

• тетіктерде телеметрия, пирометрах, оптикалық высотомерах, дальномерах, прицелах, голографии;
• талшықты-оптикалық жүйелер оптикалық тарату және деректерді сақтау жүйелерінде когерентной байланыс;
• лазерлік принтерах, видеопроекторах, нұсқауларда, сканерлер, штрих-код сканерлер кескіндерді проигрывателях компакт-дискілер (DVD, CD, Blu-Ray);
• күзет жүйелерінде кванттық криптография, автоматика, индикаторлар;
• оптикалық метрология және спектроскопия;
• хирургия, стоматология, косметология, терапия;
• су тазарту, материалдарды өңдеу, тартып шағару қатты денелі лазерлер, бақылау химиялық реакциялар, өнеркәсіптік сұрыптау, өнеркәсіптік машина жасау, жүйелерде оталдыру жүйесінде, ШҚЖ.

Импульстік шығу

Бұл жартылай өткізгіш лазерлердің шығарады үздіксіз байламы. -Қысқа болу ұзақтығын электрондардың деңгейінде өткізгіштігі олар өте қолайлы генерациялау үшін импульс бастап модуляцией беріктілік, бірақ квазинепрерывный жұмыс режимі айтарлықтай арттыруға мүмкіндік береді қуаты кванттық генератор. Сонымен қатар, жартылай өткізгіш лазерлер пайдаланылуы мүмкін қалыптастыру үшін сверхкоротких импульс синхрондау сән немесе ауыстырып қосу арқылы күшейту коэффициентін. Орташа қуаттылығы қысқа импульстер әдетте шектеледі бірнеше милливаттами қоспағанда, VECSEL-лазерлер оптикалық накачкой шығуы, олардың өлшенеді многоваттными пикосекундными импульстармен жиілігі ондаған гигагерц.

Модуляция және тұрақтандыру

Артықшылығы қысқа мерзімді электрона аймағында өткізгіштік қабілеті болып табылады жартылай өткізгіш лазер - высокочастотному модулированию болып VCSEL-лазерлердің превышает 10 ГГц. Бұл таппады қолдану оптикалық деректерді беру, спектроскопия, тұрақтандыру лазерлердің.