რით არის ლაზერული დიოდი

რა არის ლაზერული დიოდი?

ლაზერული დიოდის განმარტება

ლაზერული დიოდი არის დიოდი, რომელიც შეძლებს ლაზერული სინათლის წარმოქმნას ელექტრონული დენის შესაბამის შესართავით. ის შედგება p-n კრებულისგან და შუაში დამატებითი ინტრინსული შრიფტით, რაც ქმნის p-i-n სტრუქტურას. ინტრინსული შრიფტი არის აქტიური რეგიონი, სადაც სინათლე წარმოქმნის ელექტრონებისა და ხვრელების რეკომბინაციით.

p-ტიპის და n-ტიპის რეგიონები ძალიან დამატებულია დაბრუნებული ნაწილებით დარჩენილი დარჩენილი ნაწილების შესაქმნელად, ხოლო ინტრინსული შრიფტი არ არის დამატებული ან ნაკლებად დამატებული სახით, რათა შესაძლო იყოს ოპტიკური ამპლიფიკაცია. ინტრინსული შრიფტის ბოლოები არის შეფარდებული რეფლექტირების მასალებით, ერთი სრულად რეფლექტირებული და ერთი ნაწილობრივ რეფლექტირებული, რათა შესაძლო იყოს ოპტიკური კავშირი, რომელიც აჭერს სინათლეს და ზრდის სტიმულირებულ გამოსხივებას.

სტიმულირებული გამოსხივება ხდება, როდესაც შემომავალი ფოტონი იწვევს აღებული ელექტრონის დაშვებას დაბალ ენერგიის დონეზე და ამით იწვევს სხვა ფოტონის გამოსხივებას, რომელიც იდენტიურია შემომავალ ფოტონთან სიხშირეში, ფაზაში, პოლარიზაციაში და მიმართულებაში. ამ გზით ფოტონების რაოდენობა კავშირში ზრდის ექსპონენციურად, შექმნის კოჰერენტულ სინათლის სხვადასხვა სინათლე, რომელიც ამოდის ნაწილობრივ რეფლექტირებული ბოლოდან.

ლაზერული სინათლის ტერცია იცვლება სემიკონდუქტორული მასალის ბენდის გარეშე და სინათლის კავშირის სიგრძით, რაც საშუალებას აძლევს გამოსხივებას ელექტრომაგნიტური სპექტრის სხვადასხვა რეგიონებში, ინფრაწით და ულტრაფიოლეტური სინათლიდან.

ოპერაციული მექანიზმი

ლაზერული დიოდი მუშაობს წინათად დარტყმის ვოლტაჟის დასართავით p-n კრებულზე, რაც იწვევს დენის გადატეကილებას მოწყობილობაში. დენი შემდინარებს ელექტრონებს n-ტიპის რეგიონიდან და ხვრელებს p-ტიპის რეგიონიდან ინტრინსულ შრიფტში, სადაც ისინი რეკომბინირდებიან და გამოსხივებენ ენერგიას ფოტონების სახით.

ზოგიერთი ამ ფოტონი შემთხვევითი სახით გამოსხივებულია შემთხვევითი მიმართულებებით, ხოლო სხვები სტიმულირებულია არსებული ფოტონებით კავშირში მათთან ფაზაში გამოსხივებით. სტიმულირებული ფოტონები გადახტებიან კავშირში რეფლექტირებული ბოლოებს, რაც იწვევს მეტი სტიმულირებული გამოსხივების და შექმნის პოპულაციის ინვერსიას, სადაც აღებული ელექტრონები არის მეტი არააღებული ელექტრონებზე.

როდესაც პოპულაციის ინვერსია მიდის თავსატეხის დონეზე, მისაღები ლაზერული გამოსხივება ხდება, სადაც სტიმულირებული გამოსხივების ტემპი ტოლია ფოტონების დაკარგვის ტემპს ტრანსმისიის ან აბსორბციის გამო. ლაზერული დიოდის გამოსხივების ძალა დამოკიდებულია შესართავი დენისა და მოწყობილობის ეფექტურობაზე.

გამოსხივების ძალა დამოკიდებულია მოწყობილობის ტემპერატურაზე; მაღალი ტემპერატურები შემცირებს ეფექტურობას და ზრდის თავსატეხი დენს, რაც მოითხოვს შემცირების სისტემების უნიკალური მუშაობისთვის.

ლაზერული დიოდების ტიპები

ლაზერული დიოდები კლასიფიცირებულია სხვადასხვა ტიპებად მათი სტრუქტურის, მუშაობის რეჟიმის, ტერციის, გამოსხივების ძალის და გამოყენების მიხედვით. ზოგიერთი სამყარო ტიპები არის:

• ერთ-რეჟიმიანი ლაზერული დიოდები

• მრავალ-რეჟიმიანი ლაზერული დიოდები

• მასტერ განმარტების ძალამხარი ამპლიფიკატორი (MOPA) ლაზერული დიოდები

• ვერტიკალური კავშირის საზედაპირო გამოსხივების ლაზერი (VCSEL) დიოდები

• დისტრიბუციული გამოხატული უკუგამოსხივებით (DFB) ლაზერული დიოდები

• ექსტერნალური კავშირის დიოდური ლაზერები (ECDLs)

ლაზერული დიოდების გამოყენება

• ოპტიკური შენახვა

• ოპტიკური კომუნიკაცია

• ოპტიკური სკანირება

• ოპტიკური გამოცდა

• ოპტიკური დისპლეი

• ოპტიკური ქირურგია

ლაზერული დიოდების უპირატესობები

• კომპაქტური ზომა

• დაბალი ენერგიის მოთხოვნა

• მაღალი ეფექტურობა

• გრძელი ხარისხი

• ვერსატილიტეტი

ლაზერული დიოდების ნაკლებები

• ტემპერატურის სენსიტივობა

• ოპტიკური უკუგამოსხივება

• რეჟიმის გადატვირთვა

• ღირებულება

ჯამი

ლაზერული დიოდი არის სემიკონდუქტორული მოწყობილობა, რომელიც წარმოქმნის კოჰერენტულ სინათლეს სტიმულირებული გამოსხივების პროცესით. ის არის მსგავსი სინათლის გამოსხივების დიოდის (LED), მაგრამ ის აქვს უფრო რთული სტრუქტურა და სწრაფი რეაქციის დრო.

ლაზერული დიოდი შედგება p-n კრებულისგან და შუაში დამატებითი ინტრინსული შრიფტით, რაც ქმნის p-i-n სტრუქტურას. ინტრინსული შრიფტი არის აქტიური რეგიონი, სადაც სინათლე წარმოქმნის ელექტრონებისა და ხვრელების რეკომბინაციით.

ლაზერული დიოდი მუშაობს წინათად დარტყმის ვოლტაჟის დასართავით p-n კრებულზე, რაც იწვევს დენის გადატეკილებას მოწყობილობაში. დენი შემდინარებს ელექტრონებს n-ტიპის რეგიონიდან და ხვრელებს p-ტიპის რეგიონიდან ინტრინსულ შრიფტში, სადაც ისინი რეკომბინირდებიან და გამოსხივებენ ენერგიას ფოტონების სახით.

ზოგიერთი ამ ფოტონი შემთხვევითი სახით გამოსხივებულია შემთხვევითი მიმართულებებით, ხოლო სხვები სტიმულირებულია არსებული ფოტონებით კავშირში მათთან ფაზაში გამოსხივებით. სტიმულირებული ფოტონები გადახტებიან კავშირში რეფლექტირებული ბოლოებს, რაც იწვევს მეტი სტიმულირებული გამოსხივების და შექმნის პოპულაციის ინვერსიას, სადაც აღებული ელექტრონები არის მეტი არააღებული ელექტრონებზე.

როდესაც პოპულაციის ინვერსია მიდის თავსატეხის დონეზე, მისაღები ლაზერული გამოსხივება ხდება, სადაც სტიმულირებული გამოსხივების ტემპი ტოლია ფოტონების დაკარგვის ტემპს ტრანსმისიის ან აბსორბციის გამო. ლაზერული დიოდის გამოსხივების ძალა დამოკიდებულია შესართავი დენისა და მოწყობილო