Lasery półprzewodnikowe: rodzaje, urządzenie, zasada działania, zastosowanie

Data:

2019-02-21 10:40:18

Przegląd:

538

Ranking:

1Kochać 0Niechęć

Udział:

Table of contents:

Półprzewodnikowe lasery są kwantowej generatory na bazie półprzewodników aktywnego środowiska, w którym optyczne wzmocnienie tworzony jest zmuszony promieniowania przy kwantowej przejściu między poziomami energetycznymi w przypadku dużej koncentracji nośników ładunku w wolnej strefie.

Półprzewodnikowy laser: zasada pracy

W normalnym stanie większość elektronów znajduje się na poziomie wartościowości. W razie podłączenia fotonów energii przekraczającej energię strefy pęknięcia, elektrony półprzewodnika są w stan podniecenia i, łamiąc zakazanej strefy, przechodzą w wolnym obszarze celnym, koncentrując się jej dolnej krawędzi. Jednocześnie ubytki powstałe na валентном poziomie, wznoszą się do jej górnej granicy. Elektrony w wolnej strefie ponownie połączyć z dziurami, emitując energię równą energii strefy nieciągłości, w postaci fotonów. Rekombinacja może być wzmocniona fotonów z wystarczającym poziomem energii. Numeryczne opis zgodny z funkcji rozkładu Fermiego.

lasery półprzewodnikowe

Urządzenie

Urządzenia półprzewodnikowego lasera jest dioda laserowa, накачиваемый energii elektronów i dziur w strefie p-n-przejścia ó w miejscu styku półprzewodników z przewodność p - typu n i typu. Ponadto, istnieją lasery półprzewodnikowe z optycznym dopływie energii, w których wiązka powstaje podczas pochłaniania fotonów światła, a także kwantowe lasery kaskadowe, których praca opiera się na przejściach wewnątrz stref.

Skład

Standardowe połączenia stosowane w laserach półprzewodnikowych, jak i w innych urządzeniach optoelektronicznych, są następujące:

  • Arsenku galu;
  • фосфид galu;
  • Azotek galu;
  • фосфид indie;
  • Arsenku indie-galu;
  • Arsenku aluminium-galu;
  • Arsenku-azotek galu-indie;
  • фосфид galu-indie.

półprzewodnikowe lasery

Długość fali

Połączenia Te ó прямозонные półprzewodniki. Непрямозонные (krzem) światła z odpowiednią siłą i skutecznością nie emitują. Długość fali promieniowania диодного lasera zależy od stopnia zbliżenia energii fotonu do energii strefy podziału konkretnego połączenia. W 3 - i 4-komponentowe złączach półprzewodnikowych energia strefy podziału może stale zmieniać się w szerokim zakresie. U AlGaAs = AlXGa1-xAs, na przykład, zwiększenie zawartości aluminium (wzrost x) ma konsekwencji wzrost energii strefy pęknięcia.

Bardziej:

Główne etapy rozwoju psychiki w филогенезе

Główne etapy rozwoju psychiki w филогенезе

Rozwój psychiki w филогенезе charakteryzuje się kilkoma etapami. Rozważmy dwie główne historie związane z tym procesem.Филогенез - to historyczny rozwój, obejmującego miliony lat ewolucji, historię rozwoju różnych gatunków organizmów żywych.Ontogenez...

Co to jest gronkowiec i metody jego leczenia

Co to jest gronkowiec i metody jego leczenia

Wielu w swoim życiu miał do czynienia z zakażeniem gronkowca. Dlatego konieczne jest posiadanie pełnej informacji o tej chorobie, aby w pełni zrozumieć, co dzieje się w organizmie. Więc co to jest gronkowiec? To bakterie, lub jedną z ich odmian, z kt...

co studiuje morfologia

Co studiuje morfologia

 Przed podjęciem się, że studiuje morfologia, należy zauważyć, że sam studiuje ten dział gramatyki. Tak, morfologia studiuje słowo jako część mowy, a także sposoby jego edukacji, jego formy, struktury i gramatyki wartości, a także poszczególne j...

Podczas gdy najczęściej półprzewodnikowe lasery działają w bliskiej PODCZERWIENI części widma, niektóre emitują czerwony (фосфид gal-indie), niebieski lub fioletowy (azotek galu) kolory. Średnie promieniowanie podczerwone tworzą lasery półprzewodnikowe (селенид ołowiu) i kwantowe lasery kaskadowe.

Organiczne półprzewodniki

Oprócz wyżej wymienionych związków nieorganicznych, mogą być stosowane i organiczne. Odpowiednia technologia jest jeszcze w fazie rozwoju, ale jej rozwój obiecuje znacznie obniżyć koszty produkcji kwantowe generatory. Na razie tylko są prezentowane organiczne lasery z optycznym dopływie energii, a wydajny układ elektryczny pompowanie jeszcze nie osiągnięty.

praca półprzewodnikowego lasera

Rodzaje

Stworzył wiele półprzewodnikowych laserów, różniących się parametrami i aplikacyjnym wartość.

Małe diody laserowe wytwarzają wysokiej jakości wiązki bocznej promieniowania, którego moc waha się od kilku do pięciuset miliwatów. Kryształ diody laserowej jest cienką blaszkę w kształcie prostokąta, która służy волноводом, ponieważ promieniowanie jest ograniczone do małej przestrzeni. Kryształ легируется z dwóch stron do tworzenia p-n-przejście dużej powierzchni. Polerowane końcówki tworzą optyczny rezonator Fabry - Perot. Foton przechodzi przez rezonator, spowoduje eksponuje, promieniowanie wzrośnie, i rozpocznie się generowanie. Stosuje się w laserowych drogowskazami, odtwarzacz CD i DVD, odtwarzaczach, a także w komunikacji światłowodowej.

urządzenia półprzewodnikowego lasera

Cienkich monolityczne lasery i kwantowe generatory z zewnętrznym rezonatorem do generowania krótkich impulsów mogą produkować synchronizację mod.

Lasery półprzewodnikowe z zewnętrznym rezonatorem składa się z lasera-diody, która odgrywa rolę w усиливающей środowiska w składzie większej laser-jamy. Są zdolne do zmiany długości fal i mają wąskie pasmo promieniowania.

Wtryskowe półprzewodnikowe lasery mają zakres promieniowania w szerokim paśmie, mogą generować wiązki o niskiej jakości o mocy kilku watów. Składają się z cienkiej warstwy aktywnej, znajdującego się między p - i n-warstwą, tworząc podwójne гетеропереход. Mechanizm retencji światła w bocznym kierunku brakuje, co jest konsekwencją wysoką эллиптичность wiązki i nie do przyjęcia wysokie prądy progowe.

półprzewodnikowy laser zasada działania

Mocne prostowniki linii, składający się z tablicy szerokopasmowych diod, w stanie wytworzyć promień niskiej jakości o mocy kilkudziesięciu watów.

Potężne dwuwymiarowe tablice diod mogą generować moc w setki i tysiące watów.

Powierzchniowo-lasery emitujące (VCSEL) emitują wysokiej jakości wiązki światła o mocy kilku miliwatów prostopadle do płytki. Na powierzchni promieniowaniazadają lustra rezonatora w postaci warstw na ¼ dina fale z różnymi wskaźnikami załamania. Na jednym krysztale można wyprodukować kilkaset laserów, co otwiera możliwość ich masowej produkcji.

Lasery VECSEL c optycznym dopływie energii i zewnętrznym rezonatorem w stanie wygenerować wiązkę dobrej jakości o mocy kilku watów podczas synchronizacji mod.

wtryskowe półprzewodnikowe lasery

Praca półprzewodnikowego lasera kwantowej kaskadowego typu opiera się na przejściach wewnątrz strefy (w przeciwieństwie do междузонных). Urządzenia te emitują w średnim zakresie podczerwieni części widma, czasami w терагерцовом zakresie. Stosuje się je, na przykład, jako газоанализаторов.

Półprzewodnikowe lasery: zastosowanie i podstawowe aspekty

Mocne diodowe lasery o wysokiej wydajności elektrycznej pumped przy średnich napięciach są używane jako środki dostarczania energii wydajnych laserów półprzewodnikowych.

Półprzewodnikowe lasery mogą pracować w szerokim zakresie częstotliwości, który zawiera widzialnego, bliskiej podczerwieni i średniej podczerwieni część widma. Tworzone są urządzenia, które pozwalają również na zmianę częstotliwości издучения.

Diody Laserowe mogą szybko zmieniać i modulować moc optyczną, co znajduje zastosowanie w nadajniki światłowodowe linie związku.

Takie cechy sprawiły, lasery półprzewodnikowe technologicznie najważniejszym typem kwantowe generatory. Mają one zastosowanie:

  • W czujniki telemetrii, пирометрах, optycznych высотомерах, дальномерах, typach broni, holografia;
  • W światłowodowych systemach transmisji optycznej i przechowywania danych, systemach koherentna związku;
  • W drukarkach laserowych, видеопроекторах, drogowskazami, skanery kodów kreskowych, skanery obrazów, odtwarzaczach cd-rom (DVD, CD, Blu-Ray);
  • W systemach bezpieczeństwa, kryptografii kwantowej, automatyce, wskaźników;
  • W optycznej metrologii i spektroskopii;
  • W chirurgii, stomatologii, kosmetologii, terapii;
  • Do oczyszczania wody, obróbki materiałów, pompowania laserów półprzewodnikowych, kontroli reakcji chemicznych, w przemysłowej sortowania, inżynierii przemysłowej, systemach zapłonu, systemy OBRONY przeciwlotniczej.

półprzewodnikowe lasery zastosowanie

Wyjście Impulsowe

Większość półprzewodnikowych laserów generuje ciągły kok. Z powodu krótkiego czasu trwania pobytu elektronów na poziomie przewodzenia nie bardzo nadają się do generowania impulsów z modulacją dobroci, ale квазинепрерывный tryb pracy pozwala znacznie zwiększyć moc kwantowego generatora. Ponadto, półprzewodnikowe lasery mogą być wykorzystywane do kształtowania сверхкоротких impulsów synchronizacji mod lub zmianą współczynnika wzmocnienia. Średnia moc krótkich impulsów, zazwyczaj ogranicza się do kilku милливаттами, za wyjątkiem VECSEL-lasery z optyczną pompowane, wyjście których mierzy się многоваттными пикосекундными impulsów o częstotliwości do kilkudziesięciu gigaherców.

Modulacja i stabilizacja

Zaletą krótkotrwałego pobytu elektronu w obszarze przewodzenia jest zdolność półprzewodnikowych laserów do высокочастотному модулированию, które VCSEL-lasery przekracza 10 Ghz. To znalazło zastosowanie w optycznej transmisji danych, spektroskopii, stabilizacji laserów.


Article in other languages:

BE: https://tostpost.com/be/adukacyya/30099-lazery-pa-pravadn-kovyya-v-dy-prylada-pryncyp-pracy-prymyanenne.html

DE: https://tostpost.com/de/bildung/30121-laser-festk-rper-arten-ein-ger-t-das-funktionsprinzip-die-anwendung-de.html

ES: https://tostpost.com/es/la-educaci-n/30148-los-l-seres-de-estado-s-lido-tipos-la-unidad-el-principio-de-trabajo-l.html

HI: https://tostpost.com/hi/education/16874-semiconductor-lasers-types-structure-working-principle-application.html

JA: https://tostpost.com/ja/education/18943-semiconductor-lasers-types-structure-working-principle-application.html

KK: https://tostpost.com/kk/b-l-m/30063-zhartylay-tk-zg-sht-lazerler-t-rler-rylysy-zh-mys-steu-princip-oldanu.html

PT: https://tostpost.com/pt/educa-o/29964-lasers-semicondutores-tipos-a-unidade-princ-pio-de-funcionamento-aplic.html

TR: https://tostpost.com/tr/e-itim/33813-lazerler-yar-iletken-t-rl-cihaz-al-ma-prensibi-uygulama.html

UK: https://tostpost.com/uk/osv-ta/30036-nap-vprov-dnikov-lazeri-vidi-budova-princip-roboti-zastosuvannya.html

ZH: https://tostpost.com/zh/education/16588-semiconductor-lasers-types-structure-working-principle-application.html






Alin Trodden - autor artykułu, redaktor
"Cześć, jestem Alin Trodden. Piszę teksty, czytam książki, Szukam wrażeń. I nie jestem zły w opowiadaniu ci o tym. Zawsze chętnie biorę udział w ciekawych projektach."

Uwaga (0)

Ten artykuł nie ma komentarzy, bądź pierwszy!

Dodaj komentarz

Nowości

Jak są połączone działalność i potrzeby człowieka? Potrzeba, działalność, motyw działalności

Jak są połączone działalność i potrzeby człowieka? Potrzeba, działalność, motyw działalności

O tym, jak są połączone działalność i potrzeby, napisano wiele. Całe prace naukowe, poświęcone tej tematyce. Ona naprawdę jest bardzo ciekawa i zróżnicowana. Całe jej omówić trudne, ponieważ istotą do samego nieznany istoty na świ...

Pierwsza na świecie konstytucja: od Sparty do USA

Pierwsza na świecie konstytucja: od Sparty do USA

Gdzie powstała pierwsza konstytucja? Na to pytanie postaramy się odpowiedzieć w tym artykule. Ale najpierw wyjaśnić pojęcie.Konstytucja w dzisiejszym rozumieniuPierwsza na świecie konstytucja we współczesnym rozumieniu pojawiła si...

Детонационная odporność benzyny - to co to jest?

Детонационная odporność benzyny - to co to jest?

Wskaźnik pokazujący stosunek poszczególnych składników w tym produkcie jest детонационная odporność benzyny. O tym znajdziesz w tym artykule.Pojęcie o detonacjiNajnowsza występuje, gdy самовоспламенении бензовоздушной mieszanki w ...

Chemia organiczna i nazewnictwo kwasów karboksylowych, budowa i opis

Chemia organiczna i nazewnictwo kwasów karboksylowych, budowa i opis

kwasy Karboksylowe korzystają dziś w wielu gałęziach produkcji. Z nich robią różne rodzaje tworzyw sztucznych i włókien, lekarstwa i środki czystości, stosuje się je jako środki konserwujące w przemyśle spożywczym i kosmetycznym p...

Ile procent wody na Ziemi? Гидросфера planety i jeszcze składniki

Ile procent wody na Ziemi? Гидросфера planety i jeszcze składniki

Woda odgrywa kluczową rolę w utrzymaniu funkcjonowania każdego organizmu. Substancja ta może być przedstawiona w trzech lacznie stanach: stałym, ciekłym i gazowym. Ale właśnie płyn jest podstawowym wewnętrznym środowiskiem ciała c...

Społeczna organizacja

Społeczna organizacja

Pojęcie organizacji społecznej można rozpatrywać w szerokim i wąskim znaczeniu. W pierwszym przypadku, to wszelkie zorganizowane społeczności ludzi albo zbiór grup społecznych, połączonych między sobą. W drugiej – to społecz...