Iş prinsipi we esasy görnüşleriýarymgeçiriji lazer
OndarymgeçirijiLazer diodlary, ýokary netijeliligi, miniatýurizasiýa we tolkun uzynlygy dürlüligi bilen aragatnaşyk, lukmançylyk kömegi we senagat gaýtadan işlemek ýaly ugurlarda optoelektron tehnologiýasynyň esasy bölekleri hökmünde giňden ulanylýar. Bu makala, optoelektron gözlegçileriň köpüsiniň saýlanylmagy üçin amatly bolan ýarymgeçiriji lazerleriň iş ýörelgesi we görnüşleri bilen tanyşdyrýar.
1. icarymgeçiriji lazerleriň ýagtylyk çykaryjy ýörelgesi
Ondarymgeçiriji lazerleriň lýumensensiýa prinsipi zolagyň gurluşyna, elektron geçişlerine we ýarymgeçiriji materiallaryň höweslendirilen emissiýasyna esaslanýar. Ondarymgeçiriji materiallar, walent zolagyny we geçiriji zolagy öz içine alýan zolakly materialyň bir görnüşidir. Material ýer astynda bolanda, geçiriji zolakda elektron ýok bolsa, elektronlar walent zolagyny doldurýarlar. Belli bir elektrik meýdany daşardan ulanylanda ýa-da tok sanjylanda, käbir elektronlar walent zolagyndan geçiriji zolaga geçer we elektron deşik jübütlerini emele getirer. Energiýa goýberilende, bu elektron deşik jübütleri daşarky dünýä tarapyndan gyjyndyrylanda fotonlar, ýagny lazerler dörediler.
2. icarymgeçiriji lazerleriň tolgundyryş usullary
Icarymgeçiriji lazerler üçin esasan üç sany tolgundyryş usuly bar, ýagny elektrik sanjym görnüşi, optiki nasos görnüşi we ýokary energiýaly elektron şöhlesiniň tolgundyryş görnüşi.
Elektrik bilen sanjylýan ýarymgeçiriji lazerler: Adatça, olar galiý arsenidi (GaAs), kadmium sulfidi (CdS), indiý fosfidi (InP) we sink sulfidi (ZnS) ýaly materiallardan ýasalan ýarymgeçiriji ýerüsti birleşdiriji diodlardyr. Öňe tarap ugur boýunça tok sanjym edip, çatryk tekizliginde stimulirlenen zyňyndy döredip, tolgunýarlar.
Optiki nasosly ýarymgeçiriji lazerler: Adatça, N görnüşli ýa-da P görnüşli ýarymgeçiriji ýeke kristallar (GaAS, InAs, InSb we ş.m.) iş maddasy hökmünde ulanylýar welazerbeýleki lazerler tarapyndan çykarylýan optiki nasosly tolgunma hökmünde ulanylýar.
Energyokary energiýaly elektron şöhlesi bilen tolgundyrylýan ýarymgeçiriji lazerler: Adatça, olar N görnüşli ýa-da P görnüşli ýarymgeçiriji ýeke kristallary (PbS, CdS, ZhO we ş.m.) işleýän madda hökmünde ulanýarlar we daşardan ýokary energiýaly elektron şöhlesini sanjym etmek bilen tolgunýarlar. Ondarymgeçiriji lazer enjamlarynyň arasynda has gowy öndürijiligi we has giň ulanylyşy, goşa heterostrukturaly elektrik bilen sanjylan GaAs diod lazeridir.
3. icarymgeçiriji lazerleriň esasy görnüşleri
Ondarymgeçiriji lazeriň Işjeň sebiti foton öndürmek we güýçlendirmek üçin esasy meýdan, galyňlygy bolsa birnäçe mikrometr. Içerki tolkun gorag gurluşlary fotonlaryň gapdal ýaýramagyny çäklendirmek we energiýa dykyzlygyny ýokarlandyrmak üçin ulanylýar (dag gerişleri we gömülen heterojunksiýalar). Lazer ýylylyk geçirijisiniň dizaýnyny kabul edýär we gyzgynlygyň çalt ýaýramagy üçin ýokary ýylylyk geçirijilik materiallaryny (mis-wolfram garyndysy ýaly) saýlaýar, bu gyzgynlygyň netijesinde tolkun uzynlygynyň süýşmeginiň öňüni alyp biler. Gurluşyna we ulanylyş ssenarilerine görä ýarymgeçiriji lazerleri aşakdaky dört kategoriýa bölüp bolar:
Gyrasy çykýan lazer (EEL)
Lazer çipiň gyrasyndaky ýarylýan ýerden çykyp, elliptik nokady emele getirýär (takmynan 30 ° × 10 ° burç burçy bilen). Adaty tolkun uzynlyklaryna 808nm (nasos üçin), 980 nm (aragatnaşyk üçin) we 1550 nm (süýümli aragatnaşyk üçin) girýär. Powerokary kuwwatly senagat kesişinde, süýümli lazer nasos çeşmelerinde we optiki aragatnaşyk magistral ulgamlarynda giňden ulanylýar.
2. Dik çukur üstü çykýan lazer (VCSEL)
Lazer tegelek we simmetrik şöhle bilen (çyzygyň burçy <15 °) çipiň ýüzüne perpendikulýar görnüşde çykýar. Daşarky reflektoryň zerurlygyny aradan aýyrýan paýlanan Bragg reflektoryny (DBR) birleşdirýär. 3D duýgurlykda (jübi telefonynyň ýüzüni tanamak ýaly), gysga aralyk optiki aragatnaşykda (maglumat merkezlerinde) we LiDAR-da giňden ulanylýar.
3. Kwant kaskad lazeri (QCL)
Kwant guýularynyň arasynda elektronlaryň kaskad geçişine esaslanyp, tolkun uzynlygy ilatyň üýtgemeginiň zerurlygy bolmazdan orta-uzak infragyzyl aralygy (3-30 mk) öz içine alýar. Fotonlar kesişýän zolakly geçişler arkaly döredilýär we köplenç gaz duýgusy (CO₂ kesgitlemek), terahert şekillendiriş we daşky gurşaw gözegçiligi ýaly programmalarda ulanylýar.
Düzülip bilinýän lazeriň daşarky boşluk dizaýny (örtük / prizma / MEMS aýna), tolkun uzynlygy (<100 kHz) we ýokary gapdal rejimi ret etmek gatnaşygy (> 50 dB) bilen tolkun uzynlygy sazlaýyş diapazonyna ýetip biler. Adatça dykyz tolkun uzynlygy bölüniş multiplexing (DWDM) aragatnaşyk, spektral derňew we biomedikal şekillendiriş ýaly programmalarda ulanylýar. Ondarymgeçiriji lazerler aragatnaşyk lazer enjamlarynda, sanly lazer saklaýjy enjamlarda, lazer gaýtadan işleýän enjamlarda, lazer bellikleme we gaplaýyş enjamlarynda, lazer görnüşini ýazmak we çap etmek, lazer lukmançylyk enjamlary, lazer aralygy we kollimasiýa kesgitleýiş gurallary, güýmenje we bilim üçin lazer gurallary we enjamlary, lazer komponentleri we bölekleri we ş.m. lazer pudagynyň esasy böleklerine degişlidir. Programmalaryň giňligi sebäpli köp sanly marka we lazer öndürijiler bar. Saýlaw saýlanyňyzda, aýratyn zerurlyklara we amaly meýdanlara esaslanmalydyr. Dürli öndürijileriň dürli ugurlarda dürli programmalary bar we öndürijileriň we lazerleriň saýlanylmagy taslamanyň amaly ýerine görä amala aşyrylmalydyr.
Iş wagty: Noýabr-05-2025