Diode laser có nghĩa là gì?
LASER là một loại nguồn sáng được phát minh vào những năm 1960.LASER là từ viết tắt của" phát xạ kích thích khuếch đại ánh sáng" Trong tiếng Anh, có nhiều loại laser, loại lớn đến vài sân bóng đá và loại nhỏ bằng hạt gạo hoặc hạt muối. laser khí có laser heli-neon và laser argon; laser thể rắn có laser hồng ngọc; Laser bán dẫn có các điốt laze, chẳng hạn như các điốt trong đầu đĩa CD, đầu DVD và cd-rom. Các tia laze có thể tạo ra các tần số khác nhau cùng một lúc, nhưng các tia laze này được phân lập và sử dụng riêng biệt. Thứ hai, laze là ánh sáng kết hợp. quot; tàu sóng" Ngoài ra, tia laser có độ tập trung cao, có nghĩa là nó phải trải qua một chặng đường dài trước khi có thể phân tán hoặc hội tụ.
Sự phát xạ kích thích của thiết bị bán dẫn được thực hiện bằng cách tiêm tiếp giáp PN, nó có các đặc điểm của thiết bị bán dẫn: khối lượng nhỏ, cấu tạo đơn giản, hiệu suất cao và điều chế trực tiếp, nhưng công suất phát, độ đơn sắc và hướng không tốt như các loại laser khác.
Ba thành phần của phát xạ kích thích là: vật liệu laze, sự phân bố nghịch đảo số hạt và khoang cộng hưởng.Chỉ vật liệu bán dẫn bandgap trực tiếp mới có thể tạo ra diode laze, bao gồm bán dẫn hợp chất Ⅲ - Ⅴ (GaAs, InP, v.v.) và ba nhân dân tệ, bốn của nó dung dịch rắn nhân dân tệ (Ga1 xAlxAs, In1 - xGaxAs1 yPy, v.v.), dung dịch rắn phức hợp Ⅳ - Ⅵ (Pb1 - xSnxTe, v.v.). Sau khi hướng đơn tinh thể, cắt và đánh bóng, tiếp giáp PN được tạo ra trên một tinh thể nhất định bề mặt chẳng hạn như (001) bằng phương pháp khuếch tán hoặc các phương pháp biểu mô khác nhau hoặc phương pháp lắng đọng hơi hóa học.
Vào mùa thu năm 1962, diode laser GaAs đồng liên kết xung dưới 77K lần đầu tiên được phát triển. Năm 1964, nhiệt độ làm việc của nó được nâng lên nhiệt độ phòng. Năm 1969, một diode laser dị liên kết đơn tạo ra xung ở nhiệt độ phòng. vào năm 1970 để chế tạo liên tục diode laser dị liên kết đôi (DH) ga1-xalxas / GaAs. Kể từ đó, diode laser đã phát triển nhanh chóng. Diode laser DH bước sóng dài in1-xgaxas1-ypy / InP cũng đạt được tiến bộ đáng kể, do đó thúc đẩy sự phát triển của truyền thông sợi quang và các ứng dụng khác.
Theo hướng của mặt tiếp giáp PN, có nút đồng nhất, cấu trúc không đồng nhất, không đồng nhất kép, giới hạn tương ứng, khoang lớn, v.v. Do thanh trong cấu trúc mặt phẳng tiếp giáp PN (ví dụ: thanh điện cực, thanh phẳng, proton vào thanh thanh, chất nền rãnh thanh, các bước, thanh ngang được chôn, thanh, thanh nén, v.v.); Bộ cộng hưởng ở dạng khoang fabry-perot, phản hồi phân phối và phản xạ Bragg. chiều rộng và sự khác biệt của chiết suất, có thể nhận được gần như hoàn toàn theo hướng thẳng đứng của điểm nối pn của giới hạn sóng mang và giới hạn quang học. ống dẫn sóng hoặc ống dẫn sóng chiết suất. Những cải tiến về cấu trúc này đã cải thiện đáng kể hiệu suất của diode laser.
Diode laser về bản chất là một diode bán dẫn, theo đường giao nhau pn là vật liệu giống nhau, có thể được chia thành đồng nhất là điểm tiếp giáp của diode laser, dị liên kết đơn (SH), dị cấu trúc kép (DH) và giếng lượng tử (GG # 39; ve) laser Diode: Diode laser giếng khoan có ưu điểm là dòng ngưỡng thấp và công suất đầu ra cao, là sản phẩm chủ đạo của ứng dụng thị trường hiện nay.
So với laser, diode laser có ưu điểm là hiệu suất cao, khối lượng nhỏ, tuổi thọ dài, nhưng công suất đầu ra nhỏ (thường dưới 2 mw), tuyến tính, độ đơn sắc kém, rất tốt, làm cho nó bị hạn chế trong ứng dụng của cáp Hệ thống TV, không thể truyền tín hiệu tương tự đa kênh, hiệu suất cao.Trong mô-đun dội âm của máy thu quang hai chiều, một diode laser giếng lượng tử được sử dụng làm nguồn sáng.
Cấu trúc của diode laser
Cấu trúc và ký hiệu của diode laser được thể hiện trong hình 1.
Cấu trúc vật lý của diode laser là ở chỗ tiếp giáp của diode phát sáng được đặt một lớp ánh sáng giữa hoạt động của chất bán dẫn và phần cuối của nó sau khi đánh bóng có chức năng phản xạ một phần, do đó tạo thành một bộ cộng hưởng quang học. và tương tác với khoang quang học, do đó khuyến khích thêm bước sóng ánh sáng đơn lẻ được phát ra từ các đặc tính vật lý đường giao nhau liên quan đến vật liệu của loại ánh sáng này.
Nguyên lý hoạt động của điốt laze bán dẫn về mặt lý thuyết giống như laze khí Hình 1 (b) là ký hiệu của diode laze. Diode laze được sử dụng trong ổ đĩa quang của máy tính và in lớp đầu tiên thiết bị quang điện công suất nhỏ trong máy in laser đã được sử dụng rộng rãi.
Biểu đồ và ký hiệu cấu trúc diode laser
Nguyên lý đơn giản của diode laser
Sự phát xạ ánh sáng trong chất bán dẫn thường phát sinh từ hợp chất của hạt tải điện. Khi được thêm vào với tiếp giáp PN bán dẫn điện áp dương, làm suy yếu hàng rào tiếp giáp pn, buộc các điện tử từ khu vực PN tiêm bởi khu vực tiếp giáp PN, lỗ trống từ khu vực P vào N sau khu vực tiếp giáp PN, gần sự tiêm các electron không cân bằng tiếp giáp pn và lỗ trống sẽ xảy ra hợp chất, do đó phát ra bước sóng cho các photon lambda, công thức của nó như sau:
Lambda=hc / Ví dụ (1)
Trong công thức: h - hằng số Planck; C - tốc độ ánh sáng; VD - độ rộng dải của chất bán dẫn.
Hiện tượng này được gọi là bức xạ tự phát do sự tái kết hợp tự phát của các điện tử và lỗ trống. Khi các photon được tạo ra bởi bức xạ tự phát qua chất bán dẫn, một khi sau khi phóng điện tử - lỗ trống gần đó, có thể thúc đẩy hợp chất, để tạo ra các photon mới, photon cảm ứng đã tạo cảm hứng cho hợp chất hạt tải điện và một photon mới được gọi là bức xạ kích thích. Nếu dòng điện phun đủ lớn, sự phân bố hạt tải điện, ngược lại với trạng thái cân bằng nhiệt, là nghịch đảo của số lượng hạt. trong trường hợp có một số lượng lớn đảo ngược, một lượng nhỏ photon được tạo ra bởi bức xạ tự phát gây ra bởi hai bức xạ hốc phản xạ chuyển động ngang, cộng hưởng chọn lọc tần số gây ra bởi phản hồi dương, hoặc có độ lợi trên một tần số nhất định. lớn hơn sự suy giảm hấp thụ, ánh sáng kết hợp từ điểm nối PN có thể được phát ra với một vạch quang phổ tốt - laze, đó là nguyên lý đơn giản của diode laser.
Với sự phát triển của công nghệ, diode laser bán dẫn được sử dụng hiện nay có cấu trúc nhiều lớp phức tạp, hình 2 là cấu tạo của diode laser bán dẫn ánh sáng đỏ của hãng sanyo Nhật Bản. 3 là chế độ xem phần ống laser công suất nhỏ. Có thể thấy, chip laser được gắn vào bộ tản nhiệt dùng để tản nhiệt. Điốt quang PIN được gắn vào phần dưới của chỗ đặt ống gần chip laser. dòng điện làm việc được sử dụng để giám sát ống laser.