Struktur av diod / halvledarlaser
Efter att ha läst den här artikeln kommer du att lära dig om strukturen hos diod / halvledarlasrar. Lär dig också om sin arbetsprincip.
Dessa lasrar hör till kategorin solid state lasrar, men skiljer sig avsevärt från detaljer i drift från andra solid state lasrar som rubin och Nd: YAG lasrar, så betraktas som en separat typ.
En halvledarlaser är i grunden en stiftdiod. En stiftkorsning bildas genom att en p-typ och en n-typ halvledare kommer i kontakt med varandra med ett inbyggt aktivt skikt mellan dem. När en elektrisk ström passerar genom en sådan anordning kommer laserljus fram från anslutningsområdet. Effekten är begränsad men låga kostnader, liten storlek och relativt hög effektivitet gör dessa lasrar väl lämpade för en mängd olika applikationer.
Dessa lasrar liknar konstruktion till en transistor eller en halvledardiod. Den konventionella halvledarlasern som använder gallium, arsen och aluminium avger emellertid infraröda pulser med en våglängd på 0, 8 till 0, 9 μm med effekten i ordningen av watt. Forskning med nya material, till exempel indium och fosfor, har resulterat i laserstråle med längre våglängder på 1, 1 till 1, 6 μm vilket ökar effektiviteten av ljusöverföring i optiska fibrer.
Den senaste forskningen inom halvledarlaser har resulterat i utvecklingen av laserstråle med kortare våglängder såsom synlig, särskilt den från röda regionen i spektret. Fig. 14.43 visar grundkonceptet för en inställning för en halvledare eller diodlaser.
Sedan sin uppfinning 1962 har halvledarlasern kommit långt men i en långsam takt. Denna långsamma framsteg inom detta område kan hänföras till otillgänglighet av tekniker för tillverkning av halvledarmaterialen av önskad renhet och brist på solid state-elektronik.
Den senaste tillväxten i denna arkivering är emellertid mycket lovande och halvledarlasrar förväntas ersätta de konventionella solida och gaslasrarna. Detta beror på att de erbjuder många unika fördelar, t.ex. kompakt storlek, hög effektivitet (upp till 20%), våglängd, låg strömförbrukning, möjlighet att direktutgåva modulering och kompatibilitet med massproduktion.
Riktlinjer:
Halvledarlasern är ett tvånivålasersystem. Det övre lasertillståndet är ledningsbandet och det lägre tillståndet är valansbandet. Laserstrålen avges från halvledarens bandgap. För att laskan ska börja, är det nödvändigt att ha tillräcklig vinst genom en inversion mellan valansen och ledningsvarumärkena. En sådan inversion av befolkningen kan skapas genom extern pumpning av lasrar, elektronstrålar eller blixtlampor; men i de flesta kommersiellt tillgängliga halvledarlasrarna påverkas detta av intern pumpning, det vill säga genom elektrisk pumpning med en PN-korsning.
Det finns många utföranden av halvledarlaser. Några av de viktigaste är följande:
1. Distributed Feedback (DFB) Lasrar.
2. Kopplas-lasrar.
3. Quantum-Well Lasers.
4. Surface-Emitting Lasers.
5. Infraröda och synliga strål Lasers.
Strukturellt olika typer är som följer:
(i) bredområdeslaser,
(ii) Gain-guidade lasrar,
(iii) Weekly Index-Guided Lasers,
(a) Ridge Wave Guided Lasers,
(b) Ribwave-guidade lasrar,
(iv) Starkt indexstyrda lasrar.
Effekten från halvledar- / diodlaser varierar från 1 mW för enstaka lasrar till 0, 5 W för faslåsade arrayer av dioder byggda i ett gemensamt substrat. Effektiviteten kan vara så hög som 20% för diodlasrar. Dessa lasrar kan användas både i kontinuerlig våg (CW) eller pulserad våg (PW) -läge vid höga repetitionshastigheter.
