సెమీకండక్టర్ లేజర్స్: పరికరం యొక్క రకాల, ఆపరేటింగ్ సూత్రం, ఉపయోగించడం

సెమీకండక్టర్ లేజర్లతో ఆధారంగా సెమీకండక్టర్ క్రియాశీల మీడియం, ప్రాంతంలో స్వేచ్ఛా ఆవేశ వాహకాలు అధిక సాంద్రతతో పరిమాణ శక్తి స్థాయిలు మధ్య పరివర్తన వద్ద ఇందులో ఉద్దీపన ఎమిషన్ ద్వారా ఆప్టికల్ సంవర్ధక రూపొందించినవారు ఉంటుంది క్వాంటం జనరేటర్లు ఉన్నాయి.

సెమీకండక్టర్ లేజర్: ఆపరేషన్ సూత్రం

సాధారణంగా, ఎలక్ట్రాన్ల మెజారిటీ valency స్థాయిలో ఉన్న. విధానం ఫొటాన్ శక్తి శక్తి బంధ ఒక సెమీకండక్టర్ మించి సమయంలో, ఎలక్ట్రాన్లు ఉత్తేజన రాష్ట్ర వస్తాయి, మరియు దాని తక్కువ అంచు వద్ద శ్రద్ధ వహించడం, ఒక ఫ్రీ జోన్ లోకి వెళ్ళటం, నిషేధించబడింది జోన్ బద్దలు. దానితోపాటు, ఒక రంధ్రం దాని ఎగువ సరిహద్దు పెరిగింది తుల్య స్థాయిలో ఏర్పాటు. ఫ్రీ జోన్ లో ఎలక్ట్రాన్లు ఫోటాన్ల రూపంలో చీలిక జోన్ శక్తికి సమానంగా శక్తి, వ్యాపించి ఉన్నా, రంధ్రాలు తో చేరుతాయి. పునఃకలయిక కావలిసినంత శక్తిని స్థాయి ఫోటాన్ల ద్వారా విస్తరించింది చేయవచ్చు. న్యూమరికల్ వివరణ ఫెర్మీ పంపిణీ విధి సూచించదు.

పరికరం

సెమీకండక్టర్ లేజర్ పరికరం ఒక ఉంది లేజర్ డయోడ్ వాహక సెమీకండక్టర్ P- మరియు n-రకంతో స్పర్శ బిందువు - ప్రాంతంలో p-పరివర్తన శక్తి ఎలక్ట్రాన్లు మరియు రంధ్రాలు వెచ్చించారు. ఇంకా, పుంజం మండలాలు లోపల పరివర్తనాలు ఆధారంగా ఇవి కాంతి మరియు క్వాంటం క్యాస్కేడ్ లేజర్లు, యొక్క ఫోటాన్స్ శోషణ ద్వారా ఏర్పడిన ఆప్టికల్ శక్తి అర్థవాహకం లేజర్స్ ఉన్నాయి.

నిర్మాణం

ఈ క్రింది విధంగా, సెమీకండక్టర్ లేజర్స్ మరియు ఇతర ఆప్టోఎలక్ట్రానిక్ పరికరాలు ఉపయోగిస్తారు సాధారణ సమ్మేళనాలు:

• గాలియం ఆర్సెనైడ్;
• గాలియం పాస్ఫేడ్;
• గాలియం నైట్రైడ్;
• ఇండియంల పాస్ఫేడ్;
• ఇండియం గాలియం ఆర్సెనైడ్;
• గాలియం అల్యూమినియం ఆర్సెనైడ్;
• గాలియం ఇండియమ్- గాలియం నైట్రైడ్;
• పాస్ఫేడ్, గాలియం ఇండియమ్-.

తరంగదైర్ఘ్యం

ఈ సమ్మేళనాలు - ప్రత్యక్ష గ్యాప్ అర్థవాహకం. Indirect- (సిలికాన్) తగినంత శక్తి మరియు సామర్థ్యం తో కాంతిని విడుదల లేదు. తరంగదైర్ఘ్యం వికిరణం డయోడ్ లేజర్ను ఫొటాన్ శక్తి యొక్క శక్తి మీద ఆధారపడి ఉంటుంది ముఖ్యంగా సమ్మేళనం బంధ అంతరం విధానాలు. 3- మరియు 4-భాగం సెమీకండక్టర్ సమ్మేళనాలు శక్తి బంధ అంతరం విస్తృత నిరంతరం మారుతూ ఉండవచ్చు. AlGaAs వద్ద = అల్ పెరుగుతున్న అల్యూమినియం కంటెంట్ (x పెరుగుదల) శక్తి బంధ అంతరం పెరుగుదల ప్రభావం, ఉదాహరణకు _x Ga _1-X గా.

అత్యంత సాధారణ సెమీకండక్టర్ లేజర్లతో స్పెక్ట్రమ్ సమీపంలో పరారుణ భాగం ఆపరేట్ ఉండగా, కొన్ని ఎరుపు (గాలియమ్ పాస్ఫేడ్), నీలం లేదా ఊదా (గాలియం నైట్రైడ్) రంగులు అంటాయి. సగటు పరారుణ సెమీకండక్టర్ లేజర్ (సీసం సెలెనైడ్) మరియు క్వాంటం క్యాస్కేడ్ లేజర్స్.

సేంద్రీయ అర్థవాహకం

పైన అకర్బన సమ్మేళనాలను ఉపయోగించవచ్చు మరియు సేంద్రీయ ఉండవచ్చు కాకుండా. సరైన సాంకేతికత ఇంకా అభివృద్ధిలో ఉంది, కానీ దాని అభివృద్ధి గణనీయంగా లేజర్స్ ఉత్పత్తి వ్యయం తగ్గించడానికి ఇస్తాడు. ఇప్పటివరకు, ఓన్లీ ఆప్టికల్ శక్తి మరియు అధిక ప్రదర్శన విద్యుత్ పంప్ ఇంకా చేరుకున్నామన్నారు కాదు సేంద్రీయ లేజర్స్ అభివృద్ధి.

జాతుల

వివిధ పారామితులను మరియు అప్లికేషన్ విలువతో సెమీకండక్టర్ లేజర్లతో బహుత్వ ద్వారా.

చిన్న లేజర్ డయోడ్లు ఎవరి శక్తి శ్రేణులు కొన్ని వందల నుండి ఐదు వందల milliwatts అధిక నాణ్యత యాంత్రిక వికిరణం యొక్క ఒక పుంజం ఉత్పత్తి. లేజర్ డయోడ్ చిప్ ఒక చిన్న స్థలం పరిమితం వికిరణం నుండి, ఒక వేవ్ గైడ్ పనిచేస్తుంది ఒక సన్నని దీర్ఘచతురస్రాకార ప్లేట్ ఉంది. క్రిస్టల్ ఒక పెద్ద ప్రాంతంలో ఒక pn-మార్పు సృష్టించడానికి రెండు వైపులా పూయబడిన. పెరోట్ ఇంటర్ఫెరోమీటర్ - మెరుగుపెట్టిన చివరలు Fabry ఒక ఆప్టికల్ ప్రతిధ్వనిని సృష్టించడానికి. కారణం ఫోటాన్ కుహరం ద్వారా ప్రయాణిస్తున్న పునఃసంయోగం వికిరణం పెరుగుతుంది, మరియు తరం ప్రారంభమౌతుంది. వారు లేజర్ పాయింటర్, CD- మరియు DVD క్రీడాకారులు, అలాగే ఫైబర్ ఆప్టిక్ ఉపయోగిస్తారు.

తక్కువ విద్యుత్ లేజర్స్ మరియు చిన్న పప్పులు ఉత్పత్తి సంఘటనలు సింక్రనైజ్ ఉండవచ్చు కోసం ఒక బాహ్య కుహరం ఘన లేజర్స్.

పెరుగుట మీడియం లేజర్ ప్రతిధ్వనిని కూర్పు లో ఒక పాత్ర పోషిస్తుంది ఒక లేజర్ డయోడ్ ఉండేవారు బాహ్య కుహరం, అర్థవాహకం లేజర్స్. మారుతున్న తరంగదైర్ఘ్యాల సామర్థ్యం మరియు ఒక ఇరుకైన ఉద్గార బృందం.

ఇంజెక్షన్ లేజర్లు, ఒక విస్తృత బ్యాండ్ రేడియోధార్మికతను సెమీకండక్టర్ ప్రాంతంలో అనేక వాట్స్ యొక్క తక్కువ నాణ్యత పుంజం శక్తిని సృష్టించగలదు. ఇది P- మరియు n-పొర మధ్య పారవేయాల్సి పలుచని క్రియాశీల పొర, ఒక డబుల్ అసమజంక్షన్ రూపొందించే కలిగి. పార్శ్వ దిశలో కాంతి నిర్బంధంలో విధానం అధిక పుంజం ellipticity మరియు అంగీకరింపదగని అధిక ప్రవేశ ప్రవాహంలో ఫలితంగా, తప్పిపోయిన ఉంది.

శక్తివంతమైన డయోడ్ శ్రేణులను డయోడ్లు, బ్రాడ్బ్యాండ్, వాట్స్ పదుల మధ్యస్థమైన నాణ్యత శక్తి పుంజం ఉత్పత్తి సామర్థ్యం యొక్క వ్యూహం కలిగి.

డయోడుల యొక్క శక్తివంతమైన రెండు డైమెన్షనల్ శ్రేణుల వాట్స్ వందల వేల యొక్క శక్తిని సృష్టించగలదు.

సర్ఫేస్-వెలువరించే లేజర్స్ (VCSEL) ప్లేట్ లంబంగా పలు milliwatts కాంతి అవుట్పుట్ పుంజం నాణ్యత వెలువరించే. న ప్రతిధ్వనిని అద్దం వికిరణం ఉపరితల dynes పొరలు రూపం ¼ వేర్వేరు తరంగ వర్తించబడుతుంది రిఫ్రాక్టివ్ సూచీలు. ఒకే చిప్ న సామూహిక ఉత్పత్తి అవకాశం తెరుచుకోవడంతో కొన్ని వందల లేజర్లు, తయారు చేయవచ్చు.

సి VECSEL ఆప్టికల్ శక్తి మరియు ఒక మోడ్ లాకింగ్ వద్ద అనేక వాట్లు మంచి నాణ్యత శక్తి పుంజం సృష్టించగల సామర్థ్యం బయటి ప్రతిధ్వనిని లేజర్స్.

బ్యాండ్లు పరివర్తనాలు ఆధారంగా (interband విరుద్ధంగా) వర్క్ సెమీకండక్టర్ లేజర్ క్వాంటం క్యాస్కేడ్ రకం. ఈ పరికరాలు కొన్నిసార్లు terahertz పరిధిలో, పరారుణ స్పెక్ట్రం మధ్యలో ప్రాంతంలో అంటాయి. వారు గ్యాస్ ఎనలైజర్లు, ఉదాహరణకు, ఉపయోగిస్తారు.

సెమీకండక్టర్ లేజర్లతో: అప్లికేషన్ మరియు ప్రధాన అంశాలను

అత్యంత విద్యుత్తో మోస్తరు వోల్టేజీలలో పంప్ తో హై-పవర్ డయోడ్ లేజర్లు శక్తి సరఫరా చేయడం అత్యంత సమర్థవంతమైన సాధనంగా ఉపయోగిస్తారు ఘన స్థితి లేజర్లు.

సెమీకండక్టర్ లేజర్లతో కనిపించే సమీపంలో పరారుణ మరియు మధ్య పరారుణ వర్ణపటంలో భాగంగా కలిగి పౌనఃపున్యాల పెద్ద పరిధి పనిచేస్తుంటాయి. రూపొందించబడింది పరికరాలు కూడా izducheniya ఫ్రీక్వెన్సీ మార్చడానికి.

లేజర్ డయోడ్లు త్వరగా మారడానికి మరియు ఫైబర్ ఆప్టిక్ కమ్యూనికేషన్ లైన్లు ట్రాన్స్మిటర్లు ఉపయోగిస్తారు ఆప్టికల్ పవర్ శృతి చేయవచ్చు.

ఈ లక్షణాలు చేసిన సెమీకండక్టర్ లేజర్లతో సాంకేతికంగా మసర్ యొక్క అతి ముఖ్యమైన రకం. వారు ఉపయోగిస్తారు:

• ఒక టెలిమెట్రీ సెన్సార్లు, pyrometers, ఆప్టికల్ ఉన్నతి, rangefinders, దృశ్యాలు, త్రిమితీయ;
• ఫైబర్ ఆప్టికల్ ప్రసార వ్యవస్థలు మరియు డేటా నిల్వ, పొందికైన సమాచార వ్యవస్థలు లో;
• లేజర్ ప్రింటర్లు, వీడియో ప్రొజెక్టర్లు, గమనికలు, బార్ కోడ్ స్కానర్, చిత్రం స్కానర్, CD క్రీడాకారులు (DVD, CD, బ్లూ-రే);
• భద్రతా వ్యవస్థలు, క్వాంటమ్ గూఢ, ఆటోమేషన్, సూచికలను లో;
• ఆప్టికల్ మెట్రాలజీ అండ్ స్పెక్ట్రోస్కోపీ లో;
• సర్జరీలో, డెంటిస్ట్రీ, సౌందర్య, చికిత్స;
• నీటి శుద్దీకరణ, పదార్థాల నిర్వహణ, ఘన స్థితి లేజర్లు తోడడం, పారిశ్రామిక విభజన రసాయనిక చర్యల, పారిశ్రామిక యంత్రాలు, జ్వలన విధానాలు, మరియు వాయు రక్షణ వ్యవస్థలు నియంత్రణ.

పల్స్ అవుట్పుట్

అత్యంత సెమీకండక్టర్ లేజర్ నిరంతర పుంజం ఉత్పత్తి. ప్రసరణ స్థాయిలో ఎలక్ట్రాన్ల చిన్న నివాస సమయం కారణంగా వారు ఒక Q స్విచ్ పప్పులు ఉత్పత్తి చాలా సరైనది కాదు, కానీ ఆపరేషన్ పాక్షిక-నిరంతర మోడ్ గణనీయంగా క్వాంటం జెనరేటర్ శక్తి పెంచుతుంది. అదనంగా, సెమీకండక్టర్ లేజర్లతో ultrashort పల్స్ మోడ్-లాక్ లేదా లాభం యొక్క స్విచింగ్ తరం కోసం ఉపయోగించబడవచ్చు. సగటు శక్తి చిన్న పప్పులు, సాధారణంగా అవుట్పుట్ వాటేజ్ గిగాహెర్ట్జ్ పదుల ఒక ఫ్రీక్వెన్సీ తో కొలుస్తారు ఇది picosecond పప్పులు VECSEL-కంటిచూపును పంప్ లేజర్స్ తప్ప కొన్ని milliwatts పరిమితం.

మాడ్యులేషన్ మరియు స్థిరీకరణ

సెమీకండక్టర్ లేజర్లతో ప్రసరణ పట్టీకి లో చిన్న నివాసం ఎలక్ట్రాన్ ప్రయోజనాన్ని VCSEL-లేజర్స్ కలిగిన మించి 10 GHz అధిక ఫ్రీక్వెన్సీ శృతి సామర్ధ్యం. ఇది ఆప్టికల్ డేటా ట్రాన్స్మిషన్, స్పెక్ట్రోస్కోపీ, లేజర్ స్థిరీకరణ లో వాడుతున్నారు.