반도체 레이저 : 장치의 종류, 동작 원리, 사용

반도체 레이저는 유도 방출에 의한 광 증폭 영역에서 자유 전하 캐리어의 고농도의 양자 에너지 준위 간의 천이에 기초하여 생성되는 상기 활성층 매체 양자 발생기이다.

반도체 레이저 : 작동 원리

일반적으로 전자의 대부분은 원자가 수준에 있습니다. 에너지 밴드 갭 반도체를 초과 접근 광자 에너지 중에 전자가 여기 상태로 오면, 그 하부 가장자리에 집중 자유 영역으로 이동 금지 구역을 깨고있다. 동시에, 홀은 상부 경계에 상승 원자가 레벨 형성. 자유 영역의 전자는 광자의 형태 파단 영역의 에너지와 동일한 에너지를 방사 홀 재결합. 재조합 충분한 에너지 준위를 가진 광자가 향상 될 수있다. 수치 설명 페르미 분포 함수에 상당한다.

장치

반도체 레이저 장치는 인 레이저 다이오드 도전성 반도체 P- 및 N- 타입의 접점 - 영역 P-N - 전이 에너지 전자와 정공을 펌핑. 더욱이, 빔이 영역 내의 전이를 기반으로 빛, 양자 캐스케이드 레이저, 광자의 흡수에 의해 형성되는 광 에너지 입력이 반도체 레이저가있다.

구조

다음 대표적인 화합물은, 반도체 레이저 등의 광전자 장치에 사용했을

• 갈륨 비소;
• 갈륨 인화물;
• 갈륨 질화물;
• 인듐 인화물;
• 인듐 갈륨 비소;
• 갈륨 알루미늄 비소;
• 갈륨 - 인듐 - 갈륨 질화물;
• 붕소, 인듐 갈륨.

파장

이들 화합물 - 직접 - 갭 반도체. Indirect- (실리콘)은 충분한 힘과 효율성을 발광하지 않는다. 파장 방사 다이오드 레이저는 , 특정 화합물의 밴드 갭에 접근 광자 에너지의 에너지에 의존한다. 3- 및 4- 성분 화합물 반도체 에너지 밴드 갭이 넓은 범위에 걸쳐 연속적으로 변할 수있다. AlGaAs로에서 알 = 알루미늄 함량 (X의 증가)는 에너지 밴드 갭이 증가하는 효과가 증가하고, 예로서, 조지아 _1-x이며.

가장 일반적으로, 반도체 레이저는 스펙트럼의 적외선 일부 부근에서 동작하지만, 일부는 적색 (갈륨 인듐 인화물), 청색 또는 보라색 (질화 갈륨) 색상을 방출한다. 보통 적외선 반도체 레이저 (납 셀레 나이드), 양자 캐스케이드 레이저.

유기 반도체

상기 무기 화합물을 사용할 수있다 유기 게다가. 적절한 기술은 아직 개발이지만, 개발은 크게 레이저의 생산 비용을 줄일 것을 약속드립니다. 지금까지 만 광 에너지 입력 및 고성능 전기 펌프가 아직 도달하지 않은 유기 레이저를 개발했다.

종

다른 파라미터 및 응용 값을 복수의 반도체 레이저에 의해.

작은 레이저 다이오드는 전원 범위 몇 백에서 5 백 밀리 와트 높은 품질의 기계 방사선 빔을 생산하고 있습니다. 상기 레이저 다이오드 칩은 작은 공간에 한정되는 방사선 때문에, 도파로로서의 얇은 직사각형 판이다. 크리스탈은 큰 영역의 PN 전이를 만들 양쪽 도핑. 페로 간섭계 - 연마 된 단부 파브리의 광 공진기를 생성한다. 공동을 통과하는 광자 방사 재결합이 증가 원인과 생성을 시작할 것이다. 그들은 레이저 포인터, CD-및 DVD-플레이어뿐만 아니라 광섬유에 사용됩니다.

저전력 레이저 이벤트를 동기화 할 수있다 짧은 펄스를 발생하는 외부 공동 고체 레이저.

이득 매질보다 레이저 공진기의 조성물의 역할을하는 레이저 다이오드로 구성된 외부 캐비티와 반도체 레이저. 파장 변화 가능하고, 좁은 방사 대역을 갖는다.

주입 레이저는 몇 와트의 낮은 품질의 빔 파워를 생성 할 수있는, 광대역 방사선의 반도체 영역이다. 이는 더블 헤테로 접합을 형성하는 P- 및 N- 층 사이에 배치 된 얇은 활성층 구성된다. 횡 방향의 광 가둠의기구는 고 빔 및 타원율 용납 높은 임계 전류를 야기하는 누락.

w 수십 평범한 품질 파워의 빔을 생성 할 수있는 다이오드, 광대역의 배열로 이루어진 강력한 다이오드 어레이.

다이오드의 강력한 2 차원 배열은 와트 수십만의 전력을 생성 할 수 있습니다.

면 발광 레이저 (VCSEL)를 플레이트에 수직 몇 밀리 와트의 광 출력 빔 품질을 방출. 공진기 미러의 방사 표면 다인의 층의 형태로 다른 ¼ 파장에인가에 굴절률. 하나의 칩에 대량 생산의 가능성을 열어 수백 레이저를 만들 수 있습니다.

C VECSEL 광 에너지 입력 모드 잠금 여러 와트의 전력 양질의 빔을 발생하는 외부 공진기 레이저.

(밴드 간 대조)의 주파수 대역 내에서 전환 작업에 기초하여 반도체 레이저를 양자 캐스케이드 형. 이러한 장치들은 때때로 테라 헤르쯔 범위에서 적외선 스펙트럼의 중간 영역에서 방출한다. 그들은 가스 분석기로, 예를 들어, 사용된다.

반도체 레이저 : 응용 프로그램 과의 주요 측면

매우 적당한 전기적 펌핑 전압과 고출력 다이오드 레이저 에너지 공급 매우 효과적인 수단으로 이용되는 고체 레이저.

반도체 레이저는 스펙트럼의 가시 광선, 근적외선, 적외선 및 중간 부분을 포함하는 주파수가 넓은 범위에서 동작 할 수있다. 생성 장치는 izducheniya 주파수를 변경합니다.

레이저 다이오드는 신속하게 전환 및 광섬유 통신 회선 송신기에 사용되는 광 출력을 조절 할 수 있습니다.

이러한 특성은 반도체 레이저는 기술적으로 메이저의 가장 중요한 유형 만들었습니다. 그들은 사용된다 :

• 원격 측정 센서 고온계 광학 고도, 거리 측정기, 광경 홀로그래피;
• 광섬유 전송 시스템 및 데이터 저장, 코 히어 런트 통신 시스템에서;
• 레이저 프린터, 비디오 프로젝터, 포인터, 바코드 스캐너, 이미지 스캐너, CD-플레이어 (DVD, CD, 블루 레이);
• 보안 시스템, 양자 암호, 자동화, 지표;
• 광학 계측 및 분광;
• 수술, 치과, 미용, 치료;
• 정수, 재료 취급, 고체 레이저의 펌프, 산업 분류 화학 반응, 산업 기계, 점화 시스템과 방공 제어 시스템.

펄스 출력

대부분의 반도체 레이저는 연속 빔을 생성한다. 인해 도통 레벨에서 전자의 짧은 체류 시간을들이는 Q- 스위치 펄스를 생성하기에 매우 적합하지 않지만 작동 준 연속 모드는 크게 양자 발생기의 전력을 증가시킬 수있다. 또한, 반도체 레이저는 초단 펄스 잠김 또는 이득 스위칭의 발생을 위해 사용될 수있다. 평균 전력 짧은 펄스는 통상적으로 출력 전력량이 수십 기가 헤르츠의 주파수에서 피코 초 펄스를 측정 VECSEL 광학적 펌핑 레이저를 제외한 몇 밀리 와트로 제한.

변조 및 안정화

반도체 레이저의 전도대에서 짧은 체류 전자의 이점은 10 개 헤르쯔 초과-VCSEL 레이저가 높은 주파수를 조절하는 능력이다. 이는 광 데이터 전송 분광법, 레이저 안정화에 사용되어왔다.