mitä laserdiodi tarkoittaa?
LASER on eräänlainen valonlähde, joka keksittiin 1960-luvulla.LASER on lyhenne sanoista" stimuloitu valovahvistuksen emissio" On olemassa monenlaisia lasereita, jotka ovat suuria muutamalle jalkapallokentälle ja pienet riisin tai suolan jyvälle. Kaasulaserissa on helium-neonlaseria ja argonlaseria; Puolijohdelaserissa on rubiinilaseri; Puolijohdelasereissa on laserdiodit, kuten CD-soittimissa, DVD-soittimissa ja CD-ROM-levyissä.Jokaisella laserilla on oma ainutlaatuinen menetelmä laservalon tuottamiseksi.Lasereilla on monia ominaisuuksia: Ensinnäkin laserit ovat yksivärisiä tai yksitaajuisia. laserit, jotka voivat tuottaa erilaisia taajuuksia samanaikaisesti, mutta nämä laserit ovat eristettyjä ja niitä käytetään erikseen. toiseksi laserit ovat koherenttia valoa. Koherentin valon ominaisuus on, että kaikki sen valoaallot ovat synkronoituja ja koko säde on kuin&aaltojuna" .Jälleen laser on erittäin keskittynyt, mikä tarkoittaa, että sen on mentävä pitkälle ennen kuin se voidaan hajottaa tai lähentyä.
Stimuloitu puolijohdelaitteiden emissio toteutetaan ruiskuttamalla PN-liitos. Sillä on puolijohdelaitteiden ominaisuudet: pieni tilavuus, yksinkertainen rakenne, korkea hyötysuhde ja suora modulaatio, mutta lähtöteho, yksivärisyys ja suunta eivät ole yhtä hyviä kuin muut laserit.
Stimuloidun säteilyn kolme komponenttia ovat: lasermateriaali, hiukkasten lukumäärän inversiojakauma ja resonanssi ontelo. Vain suorat kaistanleveyden puolijohdemateriaalit voivat valmistaa laserdiodia, mukaan lukien Ⅲ - Ⅴ yhdistepuolijohteet (GaAs, InP jne.) Ja sen kolme yuania, neljä yuanin kiinteä liuos (Ga1 xAlxAs, In1 - xGaxAs1 yPy jne.), Ⅳ - Ⅵ kiinteä kiinteä liuos (Pb1 - xSnxTe jne.) Yksikideisen suunnan, leikkauksen ja kiillotuksen jälkeen PN-liitos tehdään tietylle kiteelle kuten (001) diffuusiolla tai erilaisilla epitaksisilla menetelmillä tai kemiallisilla höyrykerrostusmenetelmillä.
Syksyllä 1962 kehitettiin ensin 77K: n pulssipulssin homojunction GaAs -laserdiodi. 1964: ssä sen käyttölämpötila nostettiin huoneenlämpötilaan. 1969 valmistettiin yksi heterojunction laserdiodi, joka tuotti pulsseja huoneenlämmössä. vuonna 1970 tehdä jatkuvaa työtä ga1-xalxas / GaAs-kaksoisheterojunction (DH) -laserdiodilla. Siitä lähtien laserdiodi on kehittynyt nopeasti. Ga1-xAlxAs / GaAsDH-laserdiodin elinajanodote kasvoi yli 105 tuntiin vuonna 1975. Myös in1-xgaxas1-ypy / InP -aallonpituudeltaan DH-laserdiodi edistyi merkittävästi edistäen siten optisen kuituviestinnän ja muiden sovellusten kehitystä. Pb1 xSnxTe Ⅳ - Ⅵ -klaanimateriaalit, kuten infrapuna-aallonpituuden laserdiodi.
PN-liitoksen suunnassa on homogeeninen solmu, yksi heterostruktuuri, kaksinkertainen heterogeenisuus, vastaavasti raja, suuri ontelo ja niin edelleen. tangon urasubstraatti, portaat, haudattu vaakasuora palkki, tanko, puristustanko jne.); Resonaattori on fabry-perot-ontelon, jakauman takaisinkytkennän ja Braggin heijastuksen muodossa. Käytä eri puolijohde-heterostruktuuriristikon ristiriitaisuuksia käyttämällä niitä kielletyllä kaistalla. taittokertoimen leveys ja ero voivat päästä melkein kokonaan kantajan rajoittamisen ja optisen rajoittamisen pn-liitoksen pystysuuntaan. Erilaiset palkit, jotka ovat yhdensuuntaisia liittymän suunnan kanssa, voivat kohdistaa virran kapealle alueelle ja antaa vahvistuksen aaltojohto tai taitekerroin.
Laserdiodi on olennaisesti puolijohdediodi, pn-liitoksen mukaan sama materiaali, voidaan jakaa homogeeniseksi laserdiodiristeykseksi, yksittäiseksi heteroyhteykseksi (SH), kaksinkertaiseksi heterostruktuuriksi (DH) ja kvanttikaivoon (GG # 39; ve) Diodi.Kvanttikaivo-laserdiodilla on etuna matala kynnysvirta ja korkea lähtöteho, joka on nykyisen markkinakäytön päätuote.
Laserdiodilla on etuja korkean hyötysuhteen, pienen tilavuuden, pitkän käyttöiän, mutta sen lähtöteho on pieni (tyypillisesti alle 2 mw), lineaarinen, huono yksivärinen, erittäin hyvä, joten se on rajoitettu kaapelin käytössä TV-järjestelmä, ei voi lähettää monikanavaisia, korkean suorituskyvyn analogisia signaaleja. Kaksisuuntaisen optisen vastaanottimen kaikumoduulissa valonlähteenä käytetään kvanttikaivo-laserdiodia.
Laserdiodin rakenne
Laserdiodin rakenne ja symboli on esitetty kuvassa 1.
Laserdiodin fyysinen rakenne on valodiodin risteyksessä sijoitettu valokerros puolijohteen toiminnan ja sen pään väliin kiillotuksen jälkeen, kun se on osittain heijastanut, muodostaen siten optisen resonaattorin. optiseen onteloon ja vuorovaikutuksessa sen kanssa, mikä edelleen kannustaa yksittäistä valon aallonpituutta, joka säteilee tämäntyyppisen valon materiaaliin liittyvien liitoskohtien fysikaalisista ominaisuuksista.
Puolijohde-laserdiodin toimintaperiaate on teoriassa sama kuin kaasulaserin. Kuva 1 (b) on laserdiodin symboli. Laserdiodia käytetään tietokoneen optisessa levyasemassa ja ensimmäisen luokan tulostuksessa. lasertulostimessa olevaa pientehoista valosähkölaitetta on käytetty laajalti.
Laserdiodirakenteen kaaviot ja symbolit
Laserdiodin yksinkertainen periaate
Valopäästöt puolijohteissa syntyvät yleensä kantoaineen yhdistelmästä. Kun lisätään positiivisen jännitteen puolijohde-PN-liitos, heikennä pn-liitosestettä pakottaen elektronit PN-injektioalueelta PN-liitosalueella, reikä P-alueelta N: lle PN-liitosalueen jälkeen, lähellä pn-liitoksen epätasapainoisten elektronien ja reikien injektointia tapahtuu yhdiste, joka emittoi siten aallonpituuden lambda-fotoneille, sen kaava on seuraava:
Lambda=hc / esim. (1)
Kaavassa: h - Planckin vakio; C - valon nopeus; Esim. - puolijohteen kaistanleveys.
Tätä ilmiötä kutsutaan spontaaniksi säteilyksi elektronien ja reikien spontaanista rekombinaatiosta johtuen. Kun puolijohteen kautta spontaanin säteilyn tuottamat fotonit ovat kerran lähellä olevan elektronisen reiän laukaisemisen jälkeen motivoi yhdistettä, tuottamaan uusia fotoneja, fotoni indusoi on innoittanut kantajayhdistettä ja uutta fotonia kutsutaan stimuloiduksi säteilyksi.Jos ruiskutusvirta on riittävän suuri, kantajakauma, joka on päinvastainen termiselle tasapainotilalle, on käänteinen hiukkasten lukumäärälle. suuren inversiomäärän tapauksessa pieni määrä fotoneja, jotka syntyvät kahden poikittaisen edestakaisen heijastusontelosäteilyn aiheuttamasta spontaanista säteilystä, positiivisen takaisinkytkennän aiheuttamasta taajuusselektiivisestä resonanssista tai jolla on voitto tietyllä taajuudella on suurempi kuin absorptiohäviö, koherentti valo PN-risteyksestä voidaan lähettää hyvällä spektriviivalla - laser, mikä on laserdiodin yksinkertainen periaate.
Teknologian kehityksen myötä nykyisellä käytetyllä puolijohde-laserdiodilla on monimutkainen monikerroksinen rakenne. Kuvio 3 on pieni teholaserputkiosa. Voidaan nähdä, että lasersiru on kiinnitetty jäähdytyslevyyn, jota käytetään lämmön johtamiseen. PIN-valodiodi on kiinnitetty putken istuimen alaosaan lähellä lasersirua. Kuva 4 tavallisen laserdiodin ulkonäöstä, kuvassa näkyy, pienellä teholaserputkella on kolme nastaa, tämä johtuu siitä, että putki kapseloi myös valodiodin, työskentelyvirtaa käytetään laserputken tarkkailuun.