Céard is diod láser é?

Cén é Diode Laser?

Míniú ar Diode Laser

Is diode é diode laser atá in ann solas laser a giniúint nuair a chuirtear cuirream uaireachta trí. Tá sé bunaithe ar comhshóinseach p-n le scig ilínne idir an dá bhun, ag cruthú struchtúr p-i-n. Is é an scig ilínne an réimse gníomhaigh áit a giniúintear an solas trí athchóiriú idir eileactróna agus bolganna.

Tá na réimsí p- agus n-type go forleathan lochtaithe le impúir chun carraigéireacht a chruthú, agus is ilínne nó lochtaithe go lag é an scig ilínne chun meascadh óptach a chur i bhfeidhm. Tá deirfiúracha réadacha curtha ar cheannacha an scig ilínne, ceann iomlán réadaí agus ceann réadaí go páirteach, chun cistin óptach a chruthú a thaisceann an solas agus a fheabhsaíonn an t-eisiúint stiúithe.

Tarlaíonn an t-eisiúint stiúithe nuair a spreagann fotón ag teacht isteach eileactrón bhríomhar dul síos go leibhéal íochtana agus eisíonn fotón eile atá cosúil leis an gcéadon i bhfeicite, céim, polaíocht, agus treo. Le linn seo, méadaíonn an líon fotón i gcistin go heaspónantúil, ag cruthú snáthaid soscéimeach solais a theacht amach trí an deirfiúr réadaí go páirteach.

Bainneann faobhar na solais laser le béim an ábhair semiconductóir agus le faide an chiste óptach, ag cumasú eisiúint ar fud an speictream electromagnetach, ó fhuarsholas go garsholas.

Modh Oibríochta

Oibríonn diode laser trí bhias chun tosaigh a chur ar an comhshóinseach p-n, rud a spreagann cuirream a rith trí an seicméar. Cuireann an cuirream eileactróna ón réimse n-type agus bolganna ón réimse p-type isteach sa scig ilínne, áit a dhéantar a gcóiriú agus a ngreannáil agus a d'eisíonn siad fuinneamh i formáid fotón.

Eisítear cuid de na fotóna seo go spontáin i dtreoí éagsúla, agus eisíonn cuid eile stiúithe ag fotóna atá ann cheana i gcistin chun eisínt in phás leó. Léimíonn na fotóna stiúithe ar a n-aon treo idir na deirfiúir réadaí, ag spreagadh níos mó eisiúinte stiúithe agus ag cruthú invéis popiláidi, áit a bhfuil níos mó eileactrón bríomhar ná neamh-bhríomhar.

Nuair a shroicheann an invéis popiláidi an leibhéal grada, bíonn túsraíocht láser stádach bainte amach, áit a mbíonn ráta na n-eisiúint stiúithe cothrom leis an ráta caillte fotón de bharr trasnáil nó gabháil. Bhíonn cumas na diode laser bunaithe ar an gcuirream isteach agus ar éifeachtacht an seicméara.

Bhíonn an cumas túsraíocht bunaithe ar teocht an seicméara; ardú teocht laghdú éifeachtacht agus ardú ar an gcuirream grada, ag iarraidh córais fola chun oibriú optamach.

Cineálacha Diode Laser

Raghnaítear diode laser i gcineálacha éagsúla bunaithe ar a struchtúr, modh oibríochta, faobhar, cumas túsraíocht, agus úsáid. Cuid de na cineálacha coitianta is:

• Diode laser modh amháin

• Diode laser roinnt modh

• Diode laser oscailteoir mór cumas amplifícere (MOPA)

• Diode laser emitéar uachtarach cistin díreach (VCSEL)

• Diode laser feedback scatáilte (DFB)

• Diode laser cistin seachtrach (ECDLs)

Úsáid Diode Laser

• Stóráil óptach

• Comhrá óptach

• Scanning óptach

• Sensing óptach

• Displéadóireacht óptach

• Cléireachas óptach

Buntáistí Diode Laser

• Méid comhacta

• Úsáid ioncaim íseal

• Éifeachtacht ard

• Maolréamh fhada

• Iliontaois

Deacrachtaí Diode Laser

• Sensitiviteacht teocht

• Feedback óptach

• Hopping modh

• Costas

Achoimre

Is seicméar semiconductóir é diode laser a ghiniúintear solas soscéimeach trí phróiseas eisiúint stiúithe. Is cosúil é le diode léargasach (LED), ach tá struchtúr níos casta aige agus am freagrach níos tapúla.

Consúidtear diode laser ar comhshóinseach p-n le scig ilínne idir an dá bhun, ag cruthú struchtúr p-i-n. Is é an scig ilínne an réimse gníomhaigh áit a giniúintear an solas trí athchóiriú idir eileactróna agus bolganna.

Oibríonn diode laser trí bhias chun tosaigh a chur ar an comhshóinseach p-n, rud a spreagann cuirream a rith trí an seicméar. Cuireann an cuirream eileactróna ón réimse n-type agus bolganna ón réimse p-type isteach sa scig ilínne, áit a dhéantar a gcóiriú agus a ngreannáil agus a d'eisíonn siad fuinneamh i formáid fotón.

Eisítear cuid de na fotóna seo go spontáin i dtreoí éagsúla, agus eisíonn cuid eile stiúithe ag fotóna atá ann cheana i gcistin chun eisínt in phás leó. Léimíonn na fotóna stiúithe ar a n-aon treo idir na deirfiúir réadaí, ag spreagadh níos mó eisiúinte stiúithe agus ag cruthú invéis popiláidi, áit a bhfuil níos mó eileactrón bríomhar ná neamh-bhríomhar.

Nuair a shroicheann an invéis popiláidi an leibhéal grada, bíonn túsraíocht láser stádach bainte amach, áit a mbíonn ráta na n-eisiúint stiúithe cothrom leis an ráta caillte fotón de bharr trasnáil nó gabháil. Bhíonn cumas na diode laser bunaithe ar an gcuirream isteach agus ar éifeachtacht an seicméara.

Bainneann faobhar na solais laser le béim an ábhair semiconductóir agus le faide an chiste óptach. Is féidir le diode laser a giniúint solas i réims éagsúla den speictream electromagnetach, ó fhuarsholas go garsholas.

Raghnaítear diode laser i gcineálacha éagsúla bunaithe ar a struchtúr, modh oibríochta, faobhar, cumas túsraíocht, agus úsáid. Cuid de na cineálacha coitianta is diode laser modh amháin, diode laser roinnt modh, diode laser oscailteoir mór cumas amplifícere (MOPA), diode laser emitéar uachtarach cistin díreach (VCSEL), diode laser feedback scatáilte (DFB), diode laser cistin seachtrach (ECDLs), etc.

Tá rogha leathan úsáid ag diode laser i réims éagsúla de bharr a bhuntáistí cosúil le méid comhacta, úsáid ioncaim íseal, éifeachtacht ard, maolréamh fhada, agus iliontaois. Cuid dá n-úsáid is stóráil óptach, comhrá óptach, scanning óptach, sensing óptach, displéadóireacht óptach, agus cléireachas óptach.

In ainneoin a bhuntáistí, tá deacrachtaí ag diode laser lena n-áirítear sensitiviteacht teocht, feedback óptach, hopping modh, agus costas ard.