Kio estas Laserdiodo?

Kio estas Lasterdiodo?

Difino de Lasterdiodo

Lasterdiodo estas difinita kiel diodo, kiu povas generi lasterlumon kiam ĝi estas elektrike pompata per streĉo. Ĝi konsistas el p-n junta kun aldona neŭtra strato intermeze, formanta p-i-n strukturon. La neŭtra strato estas la aktiva regiono, kie la lumo estas generata per rekombinado de elektronoj kaj truoj.

La p-tipo kaj n-tipo regionoj estas forte dopitaj per impurajoj por krei superfluan nombron da portiloj, dum la neŭtra strato estas nedopita aŭ maldope dopita por permesi optikan forstipancon. La fino de la neŭtra strato estas kovrita per reflektantaj materialoj, unu tute reflektanta kaj unu partopli reflektanta, por formi optikan kavon, kiu trapenas la lumon kaj plibonigas la stimulan emision.

Stimulita emiso okazas, kiam envenanta fotono kaŭzas agitatitan elektronon faligi al pli malalta energianivelo kaj emiti alian fonon, kiu estas identa al la envenanta en frekvenco, fazo, polarizo kaj direkto. Tiel, la nombro de fotonoj en la kavo pligrandiĝas eksponente, kreante koherentan fadon de lumo, kiu eliras tra la partopli reflektanta fino.

La longo de ondo de lasterlumo varias kun la bandogapaĵo de la duonkondukanta materialo kaj la longeco de la optika kavo, ebligante emadon trans la elektromagnetan spektron, de infrarudulo ĝis ultravioleta.

Funkciigoperacio

Lasterdiodo funkcias per aplikado de antaŭen-dirigita ŝarĝo-ŝarĝo akross la p-n junteton, kiu kaŭzas fluon de streĉo tra la aparato. La streĉo enmetas elektronojn el la n-tipo regiono kaj truojn el la p-tipo regiono en la neŭtran straton, kie ili rekombinas kaj liberas energion formo de fotonoj.

Iuj el tiuj fotonoj estas spontane emititaj en hazardaj direktoj, dum aliaj estas stimulitaj de ekzistantaj fotonoj en la kavo por emiti en fazo kun ili. La stimulitaj fotonoj rifletiĝas reen kaj for inter la reflektantaj finoj, kaŭzante pli da stimula emiso kaj krei populaciinverton, kie estas pli da agitatitaj elektronoj ol ne-agitatitaj.

Kiam la populacia inversio atingas limnivelon, stabiligita lastera eligo estas atingita, kie la rapido de stimulita emiso egalas la rapidon de fotona perdo pro transmisio aŭ absorbo. La eliga potenco de la lasterdiodo dependas de la eniga streĉo kaj la efikeco de la aparato.

Eliga potenco dependas de la temperaturo de la aparato; pli alta temperaturo malpliigas la efikecon kaj pliigas la limstreĉon, necesigante refrigeradajn sistemojn por optimala funkciiĝo.

Tipoj de Lasterdiodoj

Lasterdiodoj estas klasifikitaj en malsamajn tipojn bazitajn sur ilia strukturo, modo de operacio, longo de ondo, eliga potenco kaj apliko. Iuj el la komunaj tipoj estas:

• Unumoda lasterdiodo

• Multumoda lasterdiodo

• Mastriluma fortiga (MOPA) lasterdiodo

• Vertikala kava surfaca emanta (VCSEL) lasterdiodo

• Distribuita retroalimenta (DFB) lasterdiodo

• Ekstera kava diodlaster (ECDL)

Aplikoj de Lasterdiodoj

• Optika stokado

• Optika komunikado

• Optika skanado

• Optika sensado

• Optika montrado

• Optika kirurgio

Avantaĝoj de Lasterdiodoj

• Kompakta grandeco

• Malalta potenkonsumo

• Alta efikeco

• Longa vivdaŭro

• Versaleco

Malavantaĝoj de Lasterdiodoj

• Temperaturasensibileco

• Optika retroalimentado

• Modosalto

• Kosto

Resumo

Lasterdiodo estas duonkondukanta aparato, kiu produktas koherentan lumon per procezo de stimulita emiso. Ĝi estas simila al lumemanta diodo (LED), sed ĝi havas pli kompleksan strukturon kaj pli rapidan respondotempon.

Lasterdiodo konsistas el p-n junteto kun aldona neŭtra strato intermeze, formanta p-i-n strukturon. La neŭtra strato estas la aktiva regiono, kie la lumo estas generata per rekombinado de elektronoj kaj truoj.

Lasterdiodo funkcias per aplikado de antaŭen-dirigita ŝarĝo-ŝarĝo akross la p-n junteton, kiu kaŭzas fluon de streĉo tra la aparato. La streĉo enmetas elektronojn el la n-tipo regiono kaj truojn el la p-tipo regiono en la neŭtran straton, kie ili rekombinas kaj liberas energion formo de fotonoj.

Iuj el tiuj fotonoj estas spontane emititaj en hazardaj direktoj, dum aliaj estas stimulitaj de ekzistantaj fotonoj en la kavo por emiti en fazo kun ili. La stimulitaj fotonoj rifletiĝas reen kaj for inter la reflektantaj finoj, kaŭzante pli da stimula emiso kaj krei populaciinverton, kie estas pli da agitatitaj elektronoj ol ne-agitatitaj.

Kiam la populacia inversio atingas limnivelon, stabiligita lastera eligo estas atingita, kie la rapido de stimulita emiso egalas la rapidon de fotona perdo pro transmisio aŭ absorbo. La eliga potenco de la lasterdiodo dependas de la eniga streĉo kaj la efikeco de la aparato.

La longo de ondo de la lasterlumo dependas de la bandogapaĵo de la duonkondukanta materialo kaj la longeco de la optika kavo. Lasterdiodoj povas produkti lumon en malsamaj regionoj de la elektromagnetan spektron, de infrarudulo ĝis ultravioleta.

Lasterdiodoj estas klasifikitaj en malsamajn tipojn bazitajn sur ilia strukturo, modo de operacio, longo de ondo, eliga potenco kaj apliko. Iuj el la komunaj tipoj estas unumodaj lasterdiodoj, multumodaj lasterdiodoj, mastriluma fortiga (MOPA) lasterdiodoj, vertikala kava surfaca emanta (VCSEL) lasterdiodoj, distribuita retroalimenta (DFB) lasterdiodoj, ekstera kava diodlaster (ECDL), ktp.

Lasterdiodoj havas larĝan gamon de aplikoj en diversaj kampoj pro iliaj avantaĝoj, kiel kompakta grandeco, malalta potenkonsumo, alta efikeco, longa vivdaŭro kaj versaleco. Iuj el iliaj aplikoj estas optika stokado, optika komunikado, optika skanado, optika sensado, optika montrado kaj optika kirurgio.

Malgraŭ iliaj avantaĝoj, lasterdiodoj havas mankojn, inkluzive temperaturasensibilecon, optikan retroalimentadon, modosalton kaj altajn kostojn.