xi jfisser diode laser?
LASER huwa tip ta 'sors tad-dawl ivvintat fis-snin 60. LASER huwa akronimu għal "emissjoni stimulata ta 'amplifikazzjoni tad-dawl" bl-Ingliż.Hemm ħafna tipi ta' lejżers, li huma kbar għal ftit oqsma tal-futbol u żgħar għal qamħ ta 'ross jew melħ. Il-lejżer tal-gass għandu lejżer ta' helium-neon u lejżer argon; Lejżer fi stat solidu għandu lejżer ruby; Lejżers semikondutturi għandhom diodes laser, bħal dawk fil-plejers CD, plejers DVD u cd-roms. Kull lejżer għandu l-metodu uniku tiegħu stess li jipproduċi dawl tal-lejżer. Il-lejxuri għandhom ħafna proprjetajiet: l-ewwel, il-lejsers huma monokromatiċi, jew frekwenza waħda. Hemm lejjiet li jistgħu jipproduċu frekwenzi differenti fl-istess ħin, iżda dawn il-lejers huma iżolati u użati separatament. It-tieni, il-lejs huma dawl koerenti. Il-karatteristika tad-dawl koerenti hija li l-mewġ tad-dawl kollu tiegħu huwa sinkronizzat, u r-raġġ kollu huwa bħal "ferrovija mewġa". Għal darb'oħra, il-lejżer huwa kkonċentrat ħafna, li jfisser li għandu jmur ħafna qabel ma jkun jista 'jinxtered jew jikkonverġenti.
L- emissjoni stimulata ta ' apparat semikonduttur hija realizzata bl- injezzjoni ta ' junction PN. Hija għandha l-karatteristiċi ta 'apparat semikonduttur: volum żgħir, struttura sempliċi, effiċjenza għolja u modulazzjoni diretta, iżda qawwa tal-ħruġ, monokromiċità u direzzjoni mhumiex tajbin daqs lejjaturi oħra.
It-tliet komponenti tal-emissjoni stimulata huma: materjal tal-lejżer, distribuzzjoni tal-inverżjoni tan-numru ta' partikuli u kavità reżonanti. Materjali semikondutturi tal-bandgap diretti biss jistgħu jagħmlu diode tal-lejżer, inkluż III. - V. semikonduttur kompost (GaAs, InP, eċċ.) u t-tliet yuan tiegħu, erba' soluzzjoni solida yuan (Ga1 xAlxAs, In1 - xGaxAs1 yPy, eċċ.), IV. Wara d-direzzjoni waħda tal-kristall, it-tqattigħ u l-illustrar, il-junction tal-PN issir fuq ċertu wiċċ kristall bħal (001) permezz ta' diffużjoni jew diversi metodi epitassjali jew metodi kimiċi ta' depożizzjoni tal-fwar.
Fil-ħarifa ta '1962, id-diode tal-lejżer GaAs omojunction tal-polz pulsed taħt 77K ġie żviluppat għall-ewwel darba. Fl-1964 it-temperatura tax-xogħol tagħha tqajmet għat-temperatura tal-kamra. Fl-1969, sar diode tal-lejżer eterojunction wieħed, li pproduċa pulsazzjonijiet f'temperatura ambjentali, sar fl-1970 biex jagħmel xogħol kontinwu ta 'ga1-xalxas/GaAs eterojunction doppja (DH) diode. Minn dakinhar, id-diode tal-lejżer żviluppa malajr. L-istennija tal-ħajja ta 'Ga1-xAlxAs/GaAsDH laser diode żdiedet għal aktar minn 105 sigħat fl-1975.L-in1-xgaxas1-ypy/InP long wavelength DH diode għamel ukoll progress sinifikanti, u b'hekk jippromwovi l-iżvilupp ta' komunikazzjoni fibra ottika u applikazzjonijiet oħra. Deher ukoll minn Pb1 xSnxTe IV. - VI. materjali klan bħal diode tal-lejżer bil-wavelength infrared.
Fid-direzzjoni tal-junction tal-PN, hemm għoqda omoġenja, eterostrazzjoni waħda, eteroġeneità doppja, rispettivament jillimitaw, kavità kbira u l-eċċ. Agħmel l-iżbarra fl-istruttura tal-pjan tal-junction tal-PN (eż., bar tal-elettrodi, bar ċatt, protoni f'bar bar, substrat tal-bar groove, turġien, bar orizzontali midfun, bar, bar tal-kompressjoni, eċċ.); Ir-reżonatur huwa fil-forma ta 'kavità fabry-perot, feedback ta' distribuzzjoni u riflessjoni Bragg. B'diskrepanza differenti ta ' lattice ta ' lattice semikonduttur, użahom fil- wisa ' tal- faxxa pprojbita u d- differenza ta ' indiċi rifrattiv, tista ' tikseb kważi kompletament fid- direzzjoni vertikali tal- p- n junction tat- trasportatur li jillimita u jillimita l- limitu ottiku. Varjetà ta 'bars paralleli għad-direzzjoni tal-junction jistgħu jiffukaw il-kurrent fuq żona dejqa u jipprovdu waveguide waveguide ta' qligħ jew indiċi rifrattiv. Dan it-titjib strutturali tejbet ħafna l-prestazzjoni tad-diode tal-lejżer.
Id-diode tal-lejżer huwa essenzjalment diode semikonduttur, skond il-junction p-n huwa l-istess materjal, jista 'jinqasam f'omoġenji l-junction diode laser, eterojunction waħda (SH), eterostrutura doppja (DH) u quantum well (ve) diode. Quantum well laser dajowd għandu l-vantaġġ ta 'qawwa ta' ħruġ kurrenti u għolja ta 'limitu baxx, li huwa l-prodott mainstream tal-applikazzjoni attwali tas-suq.
Meta mqabbel mal-lejżer, id-diode tal-lejżer għandu vantaġġi ta 'effiċjenza għolja, volum żgħir, ħajja ta' servizz twil, iżda l-qawwa tal-produzzjoni tiegħu hija żgħira (tipikament inqas minn 2 mw), monokromatiċità lineari, fqira, tajba ħafna, tagħmilha limitata fl-applikazzjoni tas-sistema tat-TELEVIŻJONI bil-kejbil, ma tistax tittrażmetti sinjali analogi ta 'prestazzjoni għolja. Fil-modulu eku ta 'riċevitur ottiku bidirezzjonali, diode quantum well laser jintuża bħala s-sors tad-dawl.
L-istruttura tad-diode tal-lejżer
L-istruttura u s-simbolu tad-diode tal-lejżer huma murija fil-figura 1.
L-istruttura fiżika tad-diode bil-lejżer tinsab fil-junction tad-diode li tarmi d-dawl poġġiet saff ta' dawl bejn l-attività tas-semikonduttur u t-tarf tiegħu wara li l-illustrar ikun jirrifletti parzjalment il-funzjoni, u b'hekk jifforma reżonatur ottiku. Fil-każ ta' preġudizzju pożittiv, LED DE facto jirradja d-dawl għal u jinteraġixxi mal-kavità ottika, u b'hekk inċentivi ulterjuri għat-tul ta' mewġ uniku tad-dawl li jiġi emess mill-proprjetajiet fiżiċi tal-junction relatati mal-materjal ta' dan it-tip ta' dawl.
Il-prinċipju tat-tħaddim tad-diode tal-lejżer semikonduttur huwa teoretikament l-istess bħall-lejżer tal-gass. Figura 1(b) huwa s-simbolu tad-diode tal-lejżer. Id-diode tal-lejżer jintuża fid-drajv tad-diska ottika tal-kompjuter, u l-istampar tal-ewwel klassi apparat fotoelettriku tal-enerġija żgħira fil-printer bil-lejżer intuża ħafna.
Dijagrammi u simboli tal-istruttura tad-dode tal-lejżer
Prinċipju sempliċi ta 'diode bil-lejżer
L-emissjoni tad-dawl f'semikondutturi normalment tirriżulta mill-kompost tat-trasportatur. Meta jiżdied ma' junction PN semikonduttur b'vultaġġ pożittiv, iddgħajjef l-ostaklu p-n junction, li jġiegħel elettroni mill-injezzjoni P N żona miż-żona ta' junction PN, toqba miż-żona PN għal ġo n-N wara ż-żona ta' junction PN, ħdejn l-injezzjoni ta' elettroni u toqob mhux ekwilibriji tal-p-n se jseħħu komposti, u b'hekk jarmu mewġa għall-ħaruf għall-fotoni, il-formulazzjoni li ġejja: il-formularji u t-toqob tagħha se jseħħu kompost, u b'hekk jarmu mewġa għall-ħaruf għall-fotonijiet tal-ħaruf, kif ġej:
Lambda = hc/Eg (1)
Fil-formula: h - Kostanti planck; C -- il-veloċità tad-dawl; Eż - il-wisa'tal-faxxa ta' semikonduttur.
Dan il- fenomenu jissejjaħ radjazzjoni spontanja minħabba r- rikombinazzjoni spontanja ta ' elettroni u toqob. Meta l-fotoni prodotti mir-radjazzjoni spontanja permezz ta' semikonduttur, darba wara t-tnedija tat-toqba elettronika - fil-qrib, ikun jista' jimmotiva l-kompost, biex jiġġenera fotoni ġodda, il-foton indott għandu kompost trasportatur ispirat u foton ġdid jissejjaħ radjazzjoni stimulata. Jekk il-kurrent tal-injezzjoni jkun kbir biżżejjed, id-distribuzzjoni tat-trasportatur, li hija l-oppost tal-istat ta' ekwilibriju termali, hija l-invers tan-numru ta' partiċelli. Bħala trasportatur tas- saff attiv fil- każ ta ' numru kbir ta ' inverżjoni, ammont żgħir ta ' fotoni prodotti mir- radjazzjoni spontanja kkaġunata minn żewġ radjazzjoni trasversali ta ' kavità ta ' riflessjoni b' moviment ta ' riflessjoni, reżonanza selettiva ta ' frekwenza kkawżata mir- rispons pożittiv, jew għandha gwadann fuq ċerta frekwenza. Meta l-gwadann ikun akbar mit-telf ta 'assorbiment, id-dawl koerenti mill-junction PN jista' jiġi emess b'linja spettrali tajba - laser, li huwa l-prinċipju sempliċi tad-diode tal-lejżer.
Bl-iżvilupp tat-teknoloġija, id-diode tal-lejżer semikonduttur użat attwali għandu struttura kumplessa b'ħafna saffi. Figura 2 hija l-istruttura tad-diode tal-lejżer semikonduttur aħmar tad-dawl tal-kumpanija sanyo fil-Ġappun.FIG. 3 hija dehra żgħira tas-sezzjoni tat-tubu bil-lejżer tal-qawwa. Wieħed jista 'jara li ċ-ċippa tal-lejżer hija mwaħħla mas-sink tas-sħana użat għad-dissipazzjoni tas-sħana. Il-fotodijodu PIN huwa mwaħħal mal-parti t'isfel tas-sedil tat-tubu ħdejn iċ-ċippa tal-lejżer. Figura 4 għad-dehra ta 'diode ordinarju laser, il-figura turi, tubu laser qawwa żgħira għandha tliet pinnijiet, dan huwa minħabba li t-tubu inkapsula wkoll fotodiode, il-kurrent tax-xogħol jintuża biex jimmonitorja t-tubu tal-lejżer.