Struktur av diode / halvlederlasere
Etter å ha lest denne artikkelen vil du lære om strukturen til diode / halvlederlasere. Lær også om operasjonsprinsippet.
Disse laserene tilhører imidlertid kategorien av solid-state lasere, de avviker vesentlig i detaljene fra drift fra andre solid-state lasere som rubin og Nd: YAG lasere, så betraktes som en egen type.
En halvlederlaser er i utgangspunktet en pin-diode. En stiftforbindelse dannes ved å bringe en p-type og en n-type halvledere i kontakt med hverandre med et iboende aktivt lag mellom dem. Når en elektrisk strøm passerer gjennom en slik enhet, kommer laserlyset fra kryssområdet. Effekten er begrenset, men lave kostnader, liten størrelse og relativt høy effektivitet gjør disse lasere velegnet til en rekke bruksområder.
Disse lasere er like i konstruksjon til en transistor eller en halvlederdiode. Den konvensjonelle halvlederlaseren som bruker gallium, arsen og aluminium, sender vanligvis infrarøde pulser med 0, 8 til 0, 9 μm bølgelengde med effekt i rekkefølgen av watt. Forskning med nye materialer, for eksempel indium og fosfor, har resultert i laserstråle med lengre bølgelengder på 1, 1 til 1, 6 μm som øker effektiviteten av lysoverføring i optiske fibre.
Den nyeste forskningen innen halvlederlasere har resultert i utvikling av laserstråle med kortere bølgelengder som synlig, spesielt fra rødt område av spektret. Fig. 14.43 viser det grunnleggende konseptet med et oppsett for en halvleder eller diode laser.
Siden sin oppfinnelse i 1962, har halvlederlaseren kommet langt, men i et sakte tempo. Denne langsomme fremskritt i dette feltet kan tilskrives manglende tilgjengelighet av teknikker for å fremstille halvledermaterialene av ønsket renhet og mangel på solid-state elektronikk.
Den siste veksten i denne arkiveringen er imidlertid svært lovende og halvlederlasere forventes å erstatte de konvensjonelle faststoff- og gasslaserne. Dette skyldes at de tilbyr mange unike fordeler, for eksempel kompakt størrelse, høy effektivitet (opptil 20%), bølgelengdets manglende evne, lavt strømforbruk, mulighet for direkte utgangsmodulasjon og kompatibilitet med masseproduksjon.
Driftsprinsipp:
Halvlederlaseren er et to-nivå lasersystem. Den øvre lasertilstanden er ledningsbåndet, og den nedre tilstanden er valansbåndet. Laserstrålen sendes ut fra båndspalten til halvlederen. For lasinghandlinger til å begynne, er det nødvendig å ha tilstrekkelig gevinst gjennom en populasjonsinversjon mellom valansen og lednings merkene. En slik inversjon kan opprettes ved ekstern pumpe av lasere, elektronstråler eller flashlamper; men i de fleste kommersielt tilgjengelige halvlederlasere påvirkes dette av intern pumping, dvs. ved elektrisk pumpe ved hjelp av en PN-kryss.
Det er mange design av halvlederlasere. Noen av de viktigste er blant annet følgende:
1. Distribuert tilbakemelding (DFB) Lasere.
2. Koblings-lasere.
3. Kvantumbrønn Lasere.
4. Surface-Emitting Lasers.
5. Infrarød, og Synlig Beam Lasers.
Strukturelt forskjellige typer er som følger:
(i) bredområdeslasere,
(ii) Gain-guidede lasere,
(iii) Weekly Index-Guided Lasers,
(a) Ridge Wave guidede lasere,
(b) Rib Wave Guided Lasers,
(iv) Sterkt indeksstyrte lasere.
Effektutgang fra halvleder / diode lasere varierer fra 1 mW til enkeltlasere til 0, 5 W for faselåste arrays av dioder bygget i et felles underlag. Effektiviteten kan være så høy som 20% for diode lasere. Disse lasere kan betjenes både i kontinuerlig bølge (CW) eller pulserende bølge (PW) modus ved høye repetisjoner.
