què significa díode làser?
LASER és un tipus de font de llum inventada a la dècada de 1960. LASER és un acrònim de" emissió estimulada d’amplificació de llum" en anglès. Hi ha molts tipus de làser, que són grans per a alguns camps de futbol i petits per a un gra d’arròs o sal. El làser de gas té làser d’heli-neó i làser d’argó; Els làsers semiconductors tenen díodes làser, com ara els reproductors de CD, reproductors de DVD i CD-roms. Cada làser té el seu propi mètode únic de producció de llum làser. Els làsers tenen moltes propietats: primer, els làsers són monocromàtics o de freqüència única. làsers que poden produir freqüències diferents alhora, però aquests làsers s’aïllen i s’utilitzen per separat. En segon lloc, els làsers són llum coherent. La característica de la llum coherent és que totes les seves ones de llum estan sincronitzades i que tot el feix és com un&"; tren d'ones GG"; De nou, el làser està molt concentrat, cosa que significa que ha de recórrer un llarg camí abans de poder ser dispersat o convergent.
L’emissió estimulada de dispositius semiconductors es realitza mitjançant la injecció d’unió PN i té les característiques dels dispositius semiconductors: petit volum, estructura simple, alta eficiència i modulació directa, però la potència de sortida, la monocromia i la direcció no són tan bones com altres làsers.
Els tres components de l’emissió estimulada són: material làser, distribució de la inversió del nombre de partícules i cavitat ressonant. Només els materials semiconductors de bandgap directes poden fabricar díodes làser, inclosos els semiconductors composts Ga - Ⅴ (GaAs, InP, etc.) i els seus tres iuans, quatre solució sòlida de iuans (Ga1 xAlxAs, In1 - xGaxAs1 yPy, etc.), solució sòlida composta Ⅳ - Ⅵ (Pb1 - xSnxTe, etc.). Després de la direcció del monocristall, el tall i el polit, la unió PN es fa sobre un determinat vidre superfície com (001) per difusió o diversos mètodes epitaxials o mètodes de deposició química de vapor.
A la tardor de 1962 es va desenvolupar per primera vegada el díode làser de homogeneïtzació GaAs del pols pulsat per sota de 77K. El 1964 es va elevar la temperatura de treball a temperatura ambient. El 1969 es va fabricar un díode làser heterojunció únic, que produïa impulsos a temperatura ambient. el 1970 per fer un treball continu de díode làser de doble heterojunció (DH) ga1-xalxas / GaAs. Des de llavors, el díode làser s’ha desenvolupat ràpidament. L’esperança de vida del díode làser Ga1-xAlxAs / GaAsDH va augmentar a més de 105 hores el 1975. El diode làser DH de longitud d’ona llarga in1-xgaxas1-ypy / InP també va avançar significativament, promovent així el desenvolupament de la comunicació de fibra òptica i altres aplicacions.
En la direcció de la unió PN, hi ha nus homogeni, heterostructura única, doble heterogeneïtat, respectivament límit, gran cavitat, etc. Feu la barra a l'estructura del pla de connexió PN (per exemple, barra d'elèctrode, barra plana, protons a barra de barra, substrat de ranures de barres, graons, barra horitzontal enterrada, barra, barra de compressió, etc.); el ressonador té la forma de cavitat fabry-perot, retroalimentació de la distribució i reflexió de Bragg. d'amplada i la diferència d'índex de refracció, poden arribar gairebé completament en la direcció vertical de la unió pn de limitació de portador i limitació òptica. Una varietat de barres paral·leles a la direcció de la unió poden centrar el corrent en una zona estreta i proporcionar un guany guia d’ones o índex de refracció: aquestes millores estructurals han millorat molt el rendiment del díode làser.
El díode làser és essencialment un díode semiconductor, segons la unió pn és el mateix material, es pot dividir en la unió lògica del díode làser, la heterojunció única (SH), la doble heterostructura (DH) i el làser de pou quàntic (GG # 39; ve) diode. El díode làser de pou quàntic té l'avantatge de tenir un llindar baix i una potència de sortida elevada, que és el producte principal de l'aplicació actual del mercat.
En comparació amb el làser, el díode làser té avantatges d’alta eficiència, petit volum, llarga vida útil, però la seva potència de sortida és petita (normalment inferior a 2 mw), lineal, poc monocromàtica, molt bona, fa que sigui limitada en l’aplicació de cables El sistema de TV no pot transmetre senyals analògics d’alt rendiment multicanal. Al mòdul d’eco del receptor òptic bidireccional s’utilitza un díode làser de pou quàntic com a font de llum.
L’estructura del díode làser
L’estructura i el símbol del díode làser es mostren a la figura 1.
L’estructura física del díode làser es troba a la unió de díodes emissors de llum col·locada una capa de llum entre l’activitat del semiconductor i el seu extrem després del polit té una funció parcialment reflectant, formant així un ressonador òptic. En el cas de biaix positiu, el LED DE facto irradia llum a la cavitat òptica i interactua amb ella, de manera que incita més la longitud d'ona única de la llum que s'emet des de la unió propietats físiques relacionades amb el material d'aquest tipus de llum.
El principi de funcionament del díode làser semiconductor és teòricament el mateix que el làser de gas. La figura 1 (b) és el símbol del díode làser. El díode làser s’utilitza a la unitat de disc òptic de l’ordinador i a la impressió de primera classe. S'ha utilitzat àmpliament el dispositiu fotoelèctric de petita potència de la impressora làser.
Esquemes i símbols d’estructures de díodes làser
Principi simple del díode làser
L’emissió de llum als semiconductors sol sorgir del compost de la portadora. Quan s’afegeix amb unió PN semiconductora de tensió positiva, debiliti la barrera de la unió PN, forçant els electrons de la zona PN d’injecció per la zona de la unió PN, forat des de la zona P a N després de la zona de la unió PN, prop de la injecció d’electrons i forats de no-equilibri de la unió pn es produiran compostos, emetent així la longitud d’ona dels fotons lambda, la seva fórmula és la següent:
Lambda=hc / Per exemple (1)
A la fórmula: h - constant de Planck; C - la velocitat de la llum; per exemple, l’amplada de la banda d’un semiconductor.
Aquest fenomen s’anomena radiació espontània a causa de la recombinació espontània d’electrons i forats. Quan els fotons produïts per radiació espontània a través de semiconductors, un cop després del llançament del forat electrònic proper, poden motivar el compost a generar nous fotons, el fotó induït ha inspirat el compost portador i un nou fotó s’anomena radiació estimulada. Si el corrent d’injecció és prou gran, la distribució del portador, que és el contrari de l’estat d’equilibri tèrmic, és la inversa del nombre de partícules. en el cas d’un gran nombre d’inversió, una petita quantitat de fotons produïts per la radiació espontània induïda per dues radiacions de cavitat de reflex alternatiu transversal, ressonància selectiva de freqüència causada per la retroalimentació positiva o té un guany en una freqüència determinada és més gran que la pèrdua d’absorció, la llum coherent de la unió PN es pot emetre amb una bona línia espectral: làser, que és el principi simple del díode làser.
Amb el desenvolupament de la tecnologia, el díode làser semiconductor utilitzat actualment té una complexa estructura multicapa. La figura 2 és l’estructura del díode làser semiconductor de llum vermella de la companyia sanyo al Japó. FIG. 3 és una vista de secció de tub làser de petita potència. Es pot veure que el xip làser està unit al dissipador de calor utilitzat per a la dissipació de calor. El fotodiode PIN s’uneix a la part inferior del seient del tub a prop del xip làser. La figura 4 mostra l’aparició d’un díode làser ordinari, el tub làser de petita potència té tres pins, perquè el tub també encapsula un fotodiode el corrent de treball s’utilitza per controlar el tub làser.