X’huwa l-diode laser?
X’da taħt il-laser diode?
Definizzjoni tal-Laser Diode
Il-laser diode huwa diode li jistgħu jġeneraw ħalqa tal-laser meta jiġu miftuħa elektrikament b'kurrent. Huwa murabba' minn p-n junction bl-żid ta' livell intrinsequ bejn, li jiffurmi struttura p-i-n. Il-livell intrinsequ huwa l-arej għan-nejbove kif nisimghuha, fejn tinqasam l-ħalqa milli saret milli l-elettronijiet u t-tuffli jirrekonbino.
Ir-reeġjonijiet p-type u n-type huma miftuħa kbirment bl-imperfezzjonijiet biex jilqgħu karrijiet eċċessivi, waqt illi l-levell intrinsequ huwa mhux miftuħ jew miftuħ qalil biex jippermetti l-amplifikazzjoni oħroġija. It-taqsima tal-levell intrinsequ huma miġbura bl-materiali riflettivi, wieħed bil-komplu riflettiv u l-ieħor parzialment riflettiv, biex jiġi formata kavità oħroġija li tispajra l-ħalqa u tneħħi l-emissjoni stimolata.
L-emissjoni stimolata tiġi meta foton għad-dritt jagħmel elettron magħmula jara lil livell ta' enèrġija inqas u jimxi foton ieħor identiku mal-foton għad-dritt fi frekwenza, faz, polarizzazzjoni, u direzzjoni. F'dan mod, in-numru tal-fotoni fil-kavità jiżdied esponenzjalment, li jikkrea ragaġ oħroġija koerenti li toħroġ permezz tal-parti parzialment riflettiva.
Il-lunghezza tal-għaxaq tal-ħalqa tal-laser tipprodoti skont il-band gap tal-materjal semikonducent u l-għada tal-kavità oħroġija, li jippermetti l-emissjoni madwar is-spektrum elettromagnetiku, mid-daħla tal-infrarosso sa l-ultraviolet.
Mekkanism Operattiv
Il-laser diode jopra bi applikazzjoni ta' vottagġ bias forwar fuq il-p-n junction, li jagħmel kurrent li jieħel permezz tal-apparat. Il-kurrent jiġbor elettronijiet mil-reeġjon n-type u tuffli mil-reeġjon p-type fl-levell intrinsequ, fejn jirrekonbino u jrilascjaw enèrġija fid-forma ta' fotoni.
Bazza minn dawn il-fotoni jiġu emessi spontanament fid-direzzjonijiet arbitrari, waqt li l-oħrajn jiġu stimolati mill-fotoni eżistenti fil-kavità biex jiġu emessi fis-faż ma'hom. Il-fotoni stimolati jirriflessjaw wisq u darba bejn it-taqsima riflettivi, li jikkażaw aktar emissjoni stimolata u jikkreu populazzjoni inversa, fejn hemm aktar elettronijiet magħmula milli mhux magħmula.
Meta l-populazzjoni inversa tirriċi livell tas-silġ, jiġi raggiunt output laser stat stabbili, fejn ir-ritmu tal-emissjoni stimolata jkun daqs ir-ritmu tal-perdit ta' fotoni għal trasmissjoni jew assorbiment. Il-poterza tal-output tal-laser diode tintuża mill-kurrent tal-input u l-effiċjenza tal-apparat.
Il-poterza tal-output tintuża mill-temperatura tad-dispożitiv; l-temperaturi aġgħar jiġċerċaw l-effiċjenza u jirringrazzaw il-kurrent tas-silġ, li jikksigħu sistemi ta' raffreskament għal performanza oħtija.
Tipi tal-Laser Diodes
Il-laser diodes jintbagħtu f'tipi differenti skont il-struttura, mod ta' operazzjoni, lunghezza tal-għaxaq, poterza tal-output, u applikazzjoni. B'ċertezza mit-tipi komuni huma:
Single-mode laser diodes
Multi-mode laser diodes
Master oscillator power amplifier (MOPA) laser diodes
Vertical cavity surface emitting laser (VCSEL) diodes
Distributed feedback (DFB) laser diodes
External cavity diode lasers (ECDLs)
Applikazzjonijiet tal-Laser Diodes
Stokkagħ oħroġju
Komunikazzjoni oħroġja
Skanning oħroġju
Sensar oħroġju
Display oħroġju
Ċirurġija oħroġja
Avvantaggi tal-Laser Diodes
Daqs kompatt
Konsum ta' poterza bass
Effiċjenza għoli
Ħin ta' ħajja twil
Versatilità
Disavvantaggi tal-Laser Diodes
Sensibilità tat-temperatura
Feedback oħroġju
Mode hopping
Kost
Riassunt
Il-laser diode huwa dispożitiv semikonducent li jipproduċi ħalqa koerenti permezz ta' proċess ta' emissjoni stimolata. Huwa similari għal LED, iżda għandu struttura aktar komplessa u temp ta' reazzjoni akbar.
Il-laser diode ikonsisti minn p-n junction bl-żid ta' livell intrinsequ bejn, li jiffurmi struttura p-i-n. Il-livell intrinsequ huwa l-arej għan-nejbove kif nisimghuha, fejn tinqasam l-ħalqa milli saret milli l-elettronijiet u t-tuffli jirrekonbino.
Il-laser diode jopra bi applikazzjoni ta' vottagġ bias forwar fuq il-p-n junction, li jagħmel kurrent li jieħel permezz tal-apparat. Il-kurrent jiġbor elettronijiet mil-reeġjon n-type u tuffli mil-reeġjon p-type fl-levell intrinsequ, fejn jirrekonbino u jrilascjaw enèrġija fid-forma ta' fotoni.
Bazza minn dawn il-fotoni jiġu emessi spontanament fid-direzzjonijiet arbitrari, waqt li l-oħrajn jiġu stimolati mill-fotoni eżistenti fil-kavità biex jiġu emessi fis-faż ma'hom. Il-fotoni stimolati jirriflessjaw wisq u darba bejn it-taqsima riflettivi, li jikkażaw aktar emissjoni stimolata u jikkreu populazzjoni inversa, fejn hemm aktar elettronijiet magħmula milli mhux magħmula.
Meta l-populazzjoni inversa tirriċi livell tas-silġ, jiġi raggiunt output laser stat stabbili, fejn ir-ritmu tal-emissjoni stimolata jkun daqs ir-ritmu tal-perdit ta' fotoni għal trasmissjoni jew assorbiment. Il-poterza tal-output tal-laser diode tintuża mill-kurrent tal-input u l-effiċjenza tal-apparat.
Il-lunghezza tal-għaxaq tal-ħalqa tintuża mill-band gap tal-materjal semikonducent u l-għada tal-kavità oħroġija. Il-laser diodes jistgħu jipproduċu ħalqa f'differenti reġjonijiet tas-spektrum elettromagnetiku, mid-daħla tal-infrarosso sa l-ultraviolet.
Il-laser diodes jintbagħtu f'tipi differenti skont il-struttura, mod ta' operazzjoni, lunghezza tal-għaxaq, poterza tal-output, u applikazzjoni. B'ċertezza mit-tipi komuni huma single-mode laser diodes, multi-mode laser diodes, master oscillator power amplifier (MOPA) laser diodes, vertical cavity surface emitting laser (VCSEL) diodes, distributed feedback (DFB) laser diodes, external cavity diode lasers (ECDLs), etc.
Il-laser diodes għandhom applikazzjonijiet varji fit-fjuri diversi għal avvantaggi kif l-iskonta tal-daqs, konsum ta' poterza bass, effiċjenza għoli, ħin ta' ħajja twil, u versatilità. Mit-applikazzjonijiet tagħhom huma stokkagħ oħroġju, komunikazzjoni oħroġja, skanning oħroġju, sensar oħroġju, display oħroġju, u ċirurġija oħroġja.
F'dank l-benefiċċi, il-laser diodes għandhom svantaggi inkluż sensibilità tat-temperatura, feedback oħroġju, mode hopping, u kosti aġgħar.
