čo znamená laserová dióda?
LASER je druh zdroja svetla, ktorý bol vynájdený v 60. rokoch. LASER je skratka pre&"; stimulovaná emisia zosilnenia svetla GG"; v angličtine. Existuje veľa druhov laserov, ktoré sú veľké až niekoľko futbalových ihrísk a malé až zrnko ryže alebo soli. Plynový laser má hélium-neónový laser a argónový laser; polovodičový laser má rubínový laser; Polovodičové lasery majú laserové diódy, napríklad v prehrávačoch CD, DVD a CD. Každý laser má svoju vlastnú jedinečnú metódu výroby laserového svetla. Lasery majú veľa vlastností: po prvé, lasery sú čiernobiele alebo jednofrekvenčné. Existujú lasery, ktoré môžu súčasne produkovať rôzne frekvencie, ale tieto lasery sú izolované a používané samostatne. Po druhé, lasery sú koherentné svetlo. Charakteristikou koherentného svetla je, že všetky jeho svetelné vlny sú synchronizované a celý lúč je ako&"vlna vln GG";. Opäť je laser vysoko koncentrovaný, čo znamená, že musí prejsť dlhú cestu, kým sa dá rozptýliť alebo zbiehať.
Stimulovaná emisia polovodičových zariadení sa realizuje vstrekovaním PN spojenia. Má vlastnosti polovodičových zariadení: malý objem, jednoduchá štruktúra, vysoká účinnosť a priama modulácia, ale výstupný výkon, monochromatickosť a smer nie sú také dobré ako iné lasery.
Tri zložky stimulovanej emisie sú: laserový materiál, distribúcia inverzie počtu častíc a rezonančná dutina. Iba priame bandgapové polovodičové materiály môžu vytvárať laserovú diódu vrátane Ⅴ - Ⅴ zloženého polovodiča (GaAs, InP atď.) A jeho troch juanov, štyroch jüanový tuhý roztok (Ga1 xAlxAs, In1 - xGaxAs1 yPy atď.), Ⅳ - Ⅵ zložený tuhý roztok (Pb1 - xSnxTe atď.). Po smere monokryštálu, rezaní a leštení sa na určitom kryštáli vytvorí spojka PN povrch ako napríklad (001) difúziou alebo rôznymi epitaxnými metódami alebo metódami chemického nanášania pár.
Na jeseň roku 1962 bola prvýkrát vyvinutá homojunkčná GaAs laserová dióda pulzného impulzu pod 77 K. V roku 1964 sa jej pracovná teplota zvýšila na izbovú teplotu. V roku 1969 bola vyrobená jedna heterojunkčná laserová dióda, ktorá produkovala impulzy pri izbovej teplote. v roku 1970 s cieľom nepretržitej práce s laserovou diódou ga1-xalxas / GaAs s dvojitou heterojunkciou (DH). Od tej doby sa laserová dióda rýchlo rozvíjala. Očakávaná dĺžka života laserovej diódy Ga1-xAlxAs / GaAsDH sa v roku 1975 zvýšila na viac ako 105 hodín. Intenzívny pokrok dosiahla aj laserová dióda s dlhou vlnovou dĺžkou in1-xgaxas1-ypy / InP, ktorá podporila rozvoj komunikácie optickými vláknami a ďalších aplikácií. Objavili sa aj materiály klanu Pb1 xSnxTe such - such, ako napríklad laserová dióda s dlhou infračervenou vlnovou dĺžkou.
V smere križovatky PN existuje homogénny uzol, jednoduchá heterostruktúra, dvojitá heterogenita, respektíve limit, veľká dutina atď. Urobte tyč v rovinnej štruktúre spojenia PN (napr. Elektródová tyč, plochá tyč, protóny do tyčovej tyče, substrát s drážkou tyče, kroky, zakopaná vodorovná tyč, tyč, kompresná tyč atď.); Rezonátor je vo forme dutiny typu fabry-perot, distribučnej spätnej väzby a Braggovho odrazu. S rôznymi nesúladmi mriežky polovodičovej heterostruktúrnej mriežky ich používajte v zakázanom pásme šírka a rozdiel indexu lomu, sa môžu dostať takmer úplne vo vertikálnom smere pn spojenia obmedzenia nosiča a optického obmedzenia. Rôzne pruhy rovnobežné so smerom križovatky môžu prúd zamerať na úzku oblasť a poskytnúť zisk vlnovod alebo vlnovod s indexom lomu. Tieto štrukturálne vylepšenia výrazne zlepšili výkon laserovej diódy.
Laserová dióda je v podstate polovodičová dióda, podľa spojnice pn je z rovnakého materiálu, možno ju rozdeliť na homogénnu spojku laserovej diódy, jednoduchú heterojunkciu (SH), dvojitú heterostruktúru (DH) a kvantovú jamku (GG # 39; ve) dióda. Kvantová laserová dióda má výhodu nízkeho prahového prúdu a vysokého výstupného výkonu, čo je hlavný produkt súčasnej aplikácie na trhu.
V porovnaní s laserom má laserová dióda výhody vysokej účinnosti, malého objemu, dlhej životnosti, ale jej výstupný výkon je malý (zvyčajne menej ako 2 mw), lineárny, zlá monochromatickosť, veľmi dobrá, vďaka čomu je obmedzený pri použití kábla. Televízny systém, nedokáže vysielať viackanálové vysoko výkonné analógové signály. V echo module obojsmerného optického prijímača sa ako zdroj svetla používa kvantová laserová dióda.
Štruktúra laserovej diódy
Štruktúra a symbol laserovej diódy sú znázornené na obrázku 1.
Fyzikálna štruktúra laserovej diódy je v križovatke diód emitujúcich svetlo umiestnená vrstva svetla medzi aktivitou polovodiča a jeho koncom po leštení čiastočne odráža funkciu, čím vytvára optický rezonátor. V prípade pozitívneho skreslenia vyžaruje LED DE facto svetlo interagovať s optickou dutinou a ďalej stimulovať jednu vlnovú dĺžku svetla, ktoré je vyžarované z fyzikálnych vlastností spojenia súvisiacich s materiálom tohto druhu svetla.
Princíp práce polovodičovej laserovej diódy je teoreticky rovnaký ako plynový laser. Obrázok 1 (b) je symbolom laserovej diódy. Laserová dióda sa používa v optickej mechanike počítača a pri tlači prvej triedy malé výkonné fotoelektrické zariadenie v laserovej tlačiarni bolo široko používané.
Štruktúrne diagramy a symboly laserových diód
Jednoduchý princíp laserovej diódy
Svetelná emisia v polovodičoch zvyčajne vzniká zo zlúčeniny nosiča. Po pridaní k polovodičovému spojeniu PN s kladným napätím oslabte bariéru spojenia pn a vytlačte elektróny z oblasti vstrekovania PN do oblasti spojenia PN, otvor z oblasti P do oblasti N za oblasť spojenia PN, v blízkosti vstrekovania nerovnovážnych elektrónov a dier spojenia pn dôjde k zlúčenine, čím emituje vlnovú dĺžku pre lambda fotóny, jej vzorec je nasledovný:
Lambda=hc / napr. (1)
Vo vzorci: h - Planckova konštanta; C - rýchlosť svetla; Napr. - šírka pásma polovodiča.
Tento jav sa nazýva spontánne žiarenie v dôsledku spontánnej rekombinácie elektrónov a otvorov. Keď môžu fotóny produkované spontánnym žiarením cez polovodič, po vypustení blízkej elektrónovej diery, motivovať zlúčeninu k vytváraniu nových fotónov, fotón indukuje inšpiroval nosnú zlúčeninu a nový fotón sa nazýva stimulované žiarenie. Ak je injekčný prúd dostatočne veľký, distribúcia nosiča, ktorá je opakom stavu tepelnej rovnováhy, je inverzná k počtu častíc. Ako nosič aktívnej vrstvy v prípade veľkého počtu inverzií malé množstvo fotónov produkovaných spontánnym žiarením indukovaným dvoma priečnymi vratnými vratnými reflexnými dutinami, frekvenčne selektívnou rezonanciou spôsobenou pozitívnou spätnou väzbou alebo má zisk na určitej frekvencii. je väčšia ako absorpčná strata, koherentné svetlo zo spojenia PN môže byť emitované dobrou spektrálnou čiarou - laserom, čo je jednoduchý princíp laserovej diódy.
S rozvojom technológie má v súčasnosti používaná polovodičová laserová dióda zložitú viacvrstvovú štruktúru. Obrázok 2 zobrazuje štruktúru polovodičovej laserovej diódy červeného svetla spoločnosti sanyo v Japonsku. FIG. 3 je pohľad v reze na malú rúrku s výkonovým laserom. Je vidieť, že laserový čip je pripevnený k chladiči použitému na odvod tepla. PIN fotodióda je pripevnená k spodnej časti sedla trubice v blízkosti laserového čipu. Obrázok 4 pre vzhľad bežnej laserovej diódy, obrázok ukazuje, malá výkonová laserová trubica má tri piny, je to preto, že trubica tiež zapuzdruje fotodiódu, na sledovanie laserovej trubice sa používa pracovný prúd.