Zein da laser dioide bat?

Zer da Laser Diodea?

Laser Diodearen Definizioa

Laser diodea elektrikoki indarratuta laser-argia sortzen duen dioidea da. P-n erpinak ditu, haren artean inertsiala den bidez osatutako p-i-n egitura bat osatuz. Inertsiala da argia elektron eta boiak elkarrekin bateratzean sortzen den aktiboa.

P motatako eta n motatako eremuetan beste gorputz asko sartzen dira impuritateekin, berriz, inertsiala ez dago edo gutxi gorabehera dago dopatuta optikoeko amplifikazioa ahalbidetzeko. Inertsialaren muturretan reflektiboen materialak jartzen dira, bat oso reflektiboa eta bestea zati batean, optikoeko kamera bat osatuz, argia trapatzeko eta stimulatu gabeko emisioa handitzeko.

Stimulatu gabeko emisioa gertatzen da fotono bat elektroa energia-maila baxura pasatzen duela eta beste fotono bat ematen duenean, frekuentsian, fasean, polarizazioan eta norabidean berdina dena. Horrela, kamareko fotono kopurua esponentzialki handitzen da, argi-korronte koherente bat sortuz, zati batean reflektiboko muturrarekin kanpo irten dadin.

Laser-argiaren luzera aldakorra da semikonduktoreko materialaren band gap-en eta optikoeko kameraren luzerarekin, haztazkoa izan daitekeena infragorria ultravioletara bitartean.

Funtsezko Mekanismoa

Laser diodea funtzionatzen du p-n erpinean aurrerantzko bias-tentsioa aplikatuz, horrek korrontea gailuan zeharkatzen du. Korrontak elektronak n motatako eremutik eta boiak p motatako eremutik inertsiala sartzen ditu, non elkarrekin bateratzen diren eta photonoei eman dezakenen energia iturri bat sortzen da.

Honetako batzuk espontaneoki ematen dira norabide desberdinak, beste batzuk berriz kameran existitzen diren photonen inguruan ematen dituzte fase berean. Stimulatutako photonak reflektibo muturrekin etortzen dira eta etortzen joaten, stimulatutako emisiora gehiago eragiten dutenez, populazio alderantzikatua sortzen da, non elektro aktibotuak gehiago izango diren.

Populazio alderantzikatua maila oinarritzat hartzen da, laserren irteera estabilo bat lortzen da, non stimulatutako emisiorako tasa photonen galera-ren tasa berdina izan daiteke transmitentzia edo absorbizioagatik. Laser diodearen irteerako indarra korronte-sarrera eta gailuaren efizientziarekin datorrela dator.

Irteerako indarra gailuko tenperaturaren mendean dago; tenperatura altuagoak efizientzia txikiagoa eta korronte oinarritza handiagoa ekarriko ditu, prestazio onenetarako zerbitzari sistema sareetan beharrezkoa dira.

Laser Diodeen Mota

Laser diodeak euren egitura, funtzionamendu modua, luzera, irteerako indarra eta aplikazioaren arabera sailkatzen dira. Hona hemen mota arrunten batzuk:

• Modu bakarrako laser diodeak

• Modu anitzeko laser diodeak

• Master oscillator power amplifier (MOPA) laser diodeak

• Vertical cavity surface emitting laser (VCSEL) diodeak

• Distributed feedback (DFB) laser diodeak

• External cavity diode lasers (ECDLs)

Laser Diodeen Aplikazioak

• Optikoeko biltegia

• Optikoeko komunikazioa

• Optikoeko eskaneo

• Optikoeko sensorea

• Optikoeko bistaratzea

• Optikoeko kirurgia

Laser Diodeen Alkotzaileak

• Tamaina txikia

• Indar konsumitu txikia

• Efizientzia handia

• Denbora luzea

• Adaptabilitatea

Laser Diodeen Arazoak

• Tenperaturaren sensitibotasuna

• Optikoeko iturburua

• Modu-hopping

• Kostua

Laburpena

Laser diodea semikonduktoreko gailu bat da, argi koherentea sortzen duena stimulatutako emisio prozesuan. LED baten antzera dago, baina egitura konplexuagoa eta erantzun-denborra azkarragoa du.

Laser diodea p-n erpinekin inertsial bat ditu, p-i-n egitura bat osatzen du. Inertsiala da aktiboa, non argia elektron eta boiak elkarrekin bateratzean sortzen den.

Laser diodea funtzionatzen du p-n erpinean aurrerantzko bias-tentsioa aplikatuz, horrek korrontea gailuan zeharkatzen du. Korrontak elektronak n motatako eremutik eta boiak p motatako eremutik inertsiala sartzen ditu, non elkarrekin bateratzen diren eta photonoei eman dezakenen energia iturri bat sortzen da.

Honetako batzuk espontaneoki ematen dira norabide desberdinak, beste batzuk berriz kameran existitzen diren photonen inguruan ematen dituzte fase berean. Stimulatutako photonak reflektibo muturrekin etortzen dira eta etortzen joaten, stimulatutako emisiora gehiago eragiten dutenez, populazio alderantzikatua sortzen da, non elektro aktibotuak gehiago izango diren.

Populazio alderantzikatua maila oinarritzat hartzen da, laserren irteera estabilo bat lortzen da, non stimulatutako emisiorako tasa photonen galera-ren tasa berdina izan daiteke transmitentzia edo absorbizioagatik. Laser diodearen irteerako indarra korronte-sarrera eta gailuaren efizientziarekin datorrela dator.

Laser-argiaren luzera aldakorra da semikonduktoreko materialaren band gap-en eta optikoeko kameraren luzerarekin. Laser diodeak argi sortu dezake haztazkoa izan daitekeena infragorria ultravioletara bitartean.

Laser diodeak euren egitura, funtzionamendu modua, luzera, irteerako indarra eta aplikazioaren arabera sailkatzen dira. Hona hemen mota arrunten batzuk: modu bakarrako laser diodeak, modu anitzeko laser diodeak, master oscillator power amplifier (MOPA) laser diodeak, vertical cavity surface emitting laser (VCSEL) diodeak, distributed feedback (DFB) laser diodeak, external cavity diode lasers (ECDLs), etc.

Laser diodeak aplikazio ugari ditu eremu desberdin guztietan, tamaina txikia, indar konsumitu txikia, efizientzia handia, denbora luzea eta adaptabilitatea duten avantajeengatik. Hona hemen aplikazio batzuk: optikoeko biltegia, optikoeko komunikazioa, optikoeko eskaneo, optikoeko sensorea, optikoeko bistaratzea eta optikoeko kirurgia.

Gainera, laser diodeak arazoak ditu, tenperaturaren sensitibotasuna, optikoeko iturburua, modu-hopping eta kostu altuak barne.