Laser diod nədir?
Laser diod nədir?
Laser Diod Tərif
Laser diod, elektrik akımı ilə pompalanğında lazer işıq yaradabilən bir dioddur. Bu, aralarında ekstra intrinsiqlər (özəl) qatman olan p-n qovşağından ibarət və p-i-n strukturu formalaşdıran cihazdır. Intrinsiqlər qatmanı, elektronların və deliklərin birləşməsi nəticəsində işıq yaradılan aktiv zonadır.
P-tipi və n-tipi bölgələr, fazladan nositçiləri yaratmaq üçün çirklərlə ağır şəkildə dozlaşdırılır, o cümlədən intrinsiqlər qatmanı, optik amplifikasiya üçün izin verilən dövriyəli və ya hafif dozlaşdırılmışdır. Intrinsiqlər qatmanının ucları, biri tam, digəri isə qismən parlatıcı materiallarla kaplanır ki, bu da işığın saxlanılmasına və stimulyasiya edilmiş emissiyaya kömək edən optik kamera yaradır.
Stimulyasiya edilmiş emissiya, gələn fotonun heyecanlı elektronu aşağı enerji səviyyəsinə düşdürdüyü zaman baş verir və eyni frekvans, faz, polaryzasiya və istiqamətə malik bir foton buraxır. Bu üsulda, kameradakı fotonların sayı üst-üstə gələn üslə artar, təxminən parlatıcı uca çıxan mütənasib işıq qutusu yaradır.
Lazer işığının dalğa uzunluğu, yarıiconductor materialının band boşluğuna və optik kamerasının uzunluğuna görə dəyişir, bu da infracəmərdən ultraviyolye qədər elektromaqnit spektrumunda emissiyaya imkan verir.
İşləmə Mekanizmi
Laser diod, cihaza elektrik akımı axıtmaq üçün p-n qovşağına irəlili bias voltaj tətbiq edərək işləyir. Akım, n-tipi bölgədən elektronları və p-tipi bölgədən delikləri intrinsiqlər qatmanına enjekte edir, burada onlar birləşir və fotonlar formasında enerji buraxırlar.
Bu fotonlardan bir hissəsi təsadüfi istiqamətlərdə spontan olaraq buraxılır, digərləri isə var olan fotonlar tərəfindən stimulyasiya olunur və onlarla fazada buraxılır. Stimulyasiya edilmiş fotonlar parlatıcı uclar arasında gidip gələrək daha çox stimulyasiya edilmiş emissiyaya səbəb olur və heyecanlı elektronların sayının heyecanlamamış elektronlardan çox olduğu populyasiya inversiyasını yaradır.
Populyasiya inversiyası порогового уровня достигает, когда скорость стимулированного излучения равна скорости потерь фотонов вследствие передачи или поглощения. Мощность выхода лазерного диода зависит от входного тока и эффективности устройства.
Çıxış gücü, cihazın temperaturundan asılıdır; yüksək temperaturlar effektivliyi azaldır və пороговый ток повышается, что требует систем охлаждения для оптимальной работы.
Laser Diod Növləri
Laser diodlar, struktur, işləmə rejimi, dalğa uzunluğu, çıxış gücü və tətbiq sahəsi əsasında müxtəlif növlərə bölünür. Bəzi ümumi növlər:
Yeganə rejim laser diodları
Bir neçə rejim laser diodları
Ana osillator gücləndirici (MOPA) laser diodları
Dikey kamera yüzeyi işıq yayıcı (VCSEL) diodları
Dağıtılmış geri bildirim (DFB) laser diodları
Xarici kamera diod lazerləri (ECDL)
Laser Diod Tətbiqləri
Optik saxlama
Optik kommunikasiya
Optik skanlaşdırma
Optik sensorika
Optik göstərici
Optik cerrahi
Laser Diodların Avantajları
Kompakt ölçülər
Az enerji xərcləməsi
Yüksək effektivlik
Uzun ömürlülük
Çox funksiyalılıq
Laser Diodların Dezavantajları
Temperatura hassaslığı
Optik geri bildirim
Rejim sıçrayışı
Qiymət
Özeti
Laser diod, stimulyasiya edilmiş emissiya prosesi vasitəsilə koherent işıq yaradan yarıiconductor cihazıdır. Bu, LED-a (işıq yayıcı diod) oxşayır, lakin daha mürəkkəb struktur və daha sürətli cavab mətnidir.
Laser diod, aralarında ekstra intrinsiqlər (özəl) qatman olan p-n qovşağından ibarət və p-i-n strukturu formalaşdıran cihazdır. Intrinsiqlər qatmanı, elektronların və deliklərin birləşməsi nəticəsində işıq yaradılan aktiv zonadır.
Laser diod, cihaza elektrik akımı axıtmaq üçün p-n qovşağına irəlili bias voltaj tətbiq edərək işləyir. Akım, n-tipi bölgədən elektronları və p-tipi bölgədən delikləri intrinsiqlər qatmanına enjekte edir, burada onlar birləşir və fotonlar formasında enerji buraxırlar.
Bu fotonlardan bir hissəsi təsadüfi istiqamətlərdə spontan olaraq buraxılır, digərləri isə var olan fotonlar tərəfindən stimulyasiya olunur və onlarla fazada buraxılır. Stimulyasiya edilmiş fotonlar parlatıcı uclar arasında gidip gələrək daha çox stimulyasiya edilmiş emissiyaya səbəb olur və heyecanlı elektronların sayının heyecanlamamış elektronlardan çox olduğu populyasiya inversiyasını yaradır.
Populyasiya inversiyası порогового уровня достигает, когда скорость стимулированного излучения равна скорости потерь фотонов вследствие передачи или поглощения. Мощность выхода лазерного диода зависит от входного тока и эффективности устройства.
Lazer işığının dalğa uzunluğu, yarıiconductor materialının band boşluğuna və optik kamerasının uzunluğuna görə dəyişir. Laser diodlar, infracəmərdən ultraviyolye qədər elektromaqnit spektrumunda işıq yaradabilir.
Laser diodlar, struktur, işləmə rejimi, dalğa uzunluğu, çıxış gücü və tətbiq sahəsi əsasında müxtəlif növlərə bölünür. Bəzi ümumi növlər yeganə rejim laser diodları, bir neçə rejim laser diodları, ana osillator gücləndirici (MOPA) laser diodları, dikey kamera yüzeyi işıq yayıcı (VCSEL) diodları, dağıtılmış geri bildirim (DFB) laser diodları, xarici kamera diod lazerləri (ECDL) və s. dir.
Laser diodlar, kompakt ölçüləri, az enerji xərcləməsi, yüksək effektivlik, uzun ömürlülük və çox funksiyalılıq kimi avantajlarından dolayı müxtəlif sahələrdə geniş tətbiq sahəsinə malikdirlər. Onların bəzi tətbiqləri optik saxlama, optik kommunikasiya, optik skanlaşdırma, optik sensorika, optik göstərici və optik cerrahiyadır.
Güman olunur ki, laser diodların avantajlarına baxmayaraq, onların dezavantajları də var, məsələn, temperatura hassaslığı, optik geri bildirim, rejim sıçrayışı və yüksək qiymətlər.
