لیزر دائوڈ کیا ہے؟

لیزر دائود کیا ہے؟

لیزر دائود کی تعریف

لیزر دائود کو جب برقی طور پر کرنٹ سے چلا جاتا ہے تو یہ لیزر روشنی تولید کرتا ہے۔ یہ ایک p-n جنکشن پر مشتمل ہوتا ہے جس کے درمیان ایک اضافی متأصل لایر ہوتی ہے، جس سے p-i-n ڈھانچہ بناتا ہے۔ متأصل لایر وہ فعال علاقہ ہوتا ہے جہاں الیکٹرانز اور ہولز کی ریکامبینیشن کے ذریعے روشنی تولید ہوتی ہے۔

p-ٹائپ اور n-ٹائپ علاقوں میں ناخالصیوں کے ذریعے زیادہ کیریئرز تیار کرنے کے لیے خاص طور پر ڈوپ کیا جاتا ہے، جبکہ متأصل لایر ناخالصیوں سے محروم یا کم ڈوپ کیا جاتا ہے تاکہ آپٹیکل آمپلیفیکیشن کی اجازت دی جا سکے۔ متأصل لایر کے انتہائیں انعکاسی مواد سے ڈھکے ہوتے ہیں، ایک مکمل انعکاسی اور ایک جزوی انعکاسی، تاکہ ایک آپٹیکل کیویٹی بنائی جا سکے جو روشنی کو پکڑتا ہے اور استحکامی نشر کو بڑھاتا ہے۔

جب آمدی فوٹون ایک متاثرہ الیکٹران کو کم توانائی والے سطح پر گرا دیتا ہے اور ایک اور فوٹون کو جاری کرتا ہے جو آمدی فوٹون کے معاملے میں تعدد، مرحلہ، قطبیت، اور سمتوں میں مطابق ہوتا ہے۔ اس طرح، کیویٹی میں فوٹونز کی تعداد کثیر رقمی طور پر بڑھتی ہے، اور ایک مطابقت کی شعاع کو جزوی انعکاسی کے ذریعے باہر نکلتی ہے۔

لیزر روشنی کا تعدد سیمی کنڈکٹر میٹریل کے بینڈ گیپ اور آپٹیکل کیویٹی کی لمبائی کے ساتھ تبدیل ہوتا ہے، جس سے حوالہ جاتی طیف کے مختلف حصوں میں، سے انجیریڈ سے الٹرا وائلیٹ تک نشر کی اجازت دی جاتی ہے۔

عملی مکانیک

لیزر دائود کام کرتا ہے p-n جنکشن پر آگے کی جانب کیشی کو لاگو کرنے سے، جس سے ڈیوائس کے ذریعے کرنٹ کا فلو ہوتا ہے۔ کرنٹ n-ٹائپ علاقہ سے الیکٹرانز اور p-ٹائپ علاقہ سے ہولز کو متأصل لایر میں داخل کرتا ہے، جہاں وہ ریکامبین کرتے ہیں اور فوٹونز کی شکل میں توانائی کو جاری کرتے ہیں۔

ان میں سے کچھ فوٹونز غیر متعین سمتیں میں خودبخود جاری ہوتے ہیں، جبکہ دوسرے موجودہ فوٹونز کی وجہ سے ان کے ساتھ مطابقت کے ساتھ جاری ہوتے ہیں۔ استحکامی فوٹونز انعکاسی انتہائیں کے درمیان آگے پیچھے کنپتے ہیں، جس سے مزید استحکامی نشر ہوتا ہے اور ایک آبادی کا اقلٹ ہوتا ہے، جہاں متاثرہ الیکٹرانز غیر متاثرہ کے مقابلے میں زیادہ ہوتے ہیں۔

جب آبادی کا اقلٹ تھریشہڈ سطح تک پہنچ جاتا ہے، تو مستقل ریاضی کا آؤٹ پٹ حاصل ہوتا ہے، جہاں استحکامی نشر کی شرح فوٹون کی کھوئی کی شرح کے برابر ہوتی ہے جس کی وجہ سے ترسیل یا جذب ہوتا ہے۔ لیزر دائود کا آؤٹ پٹ پاور ان پٹ کرنٹ اور ڈیوائس کی کارکردگی پر منحصر ہوتا ہے۔

آؤٹ پٹ پاور ڈیوائس کی درجہ حرارت پر منحصر ہوتا ہے؛ زیادہ درجہ حرارت کارکردگی کو کم کرتا ہے اور تھریشہڈ کرنٹ کو بڑھاتا ہے، جس کی وجہ سے کامیاب کارکردگی کے لیے تبرید نظام کی ضرورت ہوتی ہے۔

لیزر دائود کی قسمیں

لیزر دائود کو ان کے ڈھانچے، کام کرنے کا طریقہ، تعدد، آؤٹ پٹ پاور، اور استعمال کے بنیاد پر مختلف قسموں میں تقسیم کیا جاتا ہے۔ بعض عام قسمیں یہ ہیں:

• ایکل مود لیزر دائود

• متعدد مود لیزر دائود

• ماہر اوسیلیٹر پاور ایمپلیفائر (MOPA) لیزر دائود

• عمودی کیویٹی سطح کے موجب لیزر (VCSEL) دائود

• منتشر کردہ فیڈبیک (DFB) لیزر دائود

• بیرونی کیویٹی ڈائود لیزر (ECDLs)

لیزر دائود کے استعمالات

• آپٹیکل ذخیرہ

• آپٹیکل مواصلات

• آپٹیکل سکیننگ

• آپٹیکل سینسنگ

• آپٹیکل ڈسپلے

• آپٹیکل سرجری

لیزر دائود کے فوائد

• چھوٹا سائز

• کم بجلی کا استعمال

• زیادہ کارکردگی

• لمبی مدت

• متعدد استعمالات

لیزر دائود کے نقصانات

• درجہ حرارت کی حساسیت

• آپٹیکل فیڈ بیک

• مود ہاپنگ

• کلفت

خلاصہ

لیزر دائود ایک سیمی کنڈکٹر ڈیوائس ہے جو استحکامی نشر کے ذریعے مطابقت کی شعاع تولید کرتا ہے۔ یہ ایک روشنی کی تولید کرنے والے دائود (LED) کے مماثل ہوتا ہے، لیکن اس کا ڈھانچہ زیادہ پیچیدہ ہوتا ہے اور تیز رفتاری کے ساتھ جواب دیتا ہے۔

لیزر دائود ایک p-n جنکشن پر مشتمل ہوتا ہے جس کے درمیان ایک اضافی متأصل لایر ہوتی ہے، جس سے p-i-n ڈھانچہ بناتا ہے۔ متأصل لایر وہ فعال علاقہ ہوتا ہے جہاں الیکٹرانز اور ہولز کی ریکامبینیشن کے ذریعے روشنی تولید ہوتی ہے۔

لیزر دائود کام کرتا ہے p-n جنکشن پر آگے کی جانب کیشی کو لاگو کرنے سے، جس سے ڈیوائس کے ذریعے کرنٹ کا فلو ہوتا ہے۔ کرنٹ n-ٹائپ علاقہ سے الیکٹرانز اور p-ٹائپ علاقہ سے ہولز کو متأصل لایر میں داخل کرتا ہے، جہاں وہ ریکامبین کرتے ہیں اور فوٹونز کی شکل میں توانائی کو جاری کرتے ہیں۔

ان میں سے کچھ فوٹونز غیر متعین سمتیں میں خودبخود جاری ہوتے ہیں، جبکہ دوسرے موجودہ فوٹونز کی وجہ سے ان کے ساتھ مطابقت کے ساتھ جاری ہوتے ہیں۔ استحکامی فوٹونز انعکاسی انتہائیں کے درمیان آگے پیچھے کنپتے ہیں، جس سے مزید استحکامی نشر ہوتا ہے اور ایک آبادی کا اقلٹ ہوتا ہے، جہاں متاثرہ الیکٹرانز غیر متاثرہ کے مقابلے میں زیادہ ہوتے ہیں۔

جب آبادی کا اقلٹ تھریشہڈ سطح تک پہنچ جاتا ہے، تو مستقل ریاضی کا آؤٹ پٹ حاصل ہوتا ہے، جہاں استحکامی نشر کی شرح فوٹون کی کھوئی کی شرح کے برابر ہوتی ہے جس کی وجہ سے ترسیل یا جذب ہوتا ہے۔ لیزر دائود کا آؤٹ پٹ پاور ان پٹ کرنٹ اور ڈیوائس کی کارکردگی پر منحصر ہوتا ہے۔

لیزر روشنی کا تعدد سیمی کنڈکٹر میٹریل کے بینڈ گیپ اور آپٹیکل کیویٹی کی لمبائی کے ساتھ تبدیل ہوتا ہے۔ لیزر دائود کو حوالہ جاتی طیف کے مختلف حصوں میں، سے انجیریڈ سے الٹرا وائلیٹ تک نشر کی اجازت دی جاتی ہے۔

لیزر دائود کو ان کے ڈھانچے، کام کرنے کا طریقہ، تعدد، آؤٹ پٹ پاور، اور استعمال کے بنیاد پر مختلف قسموں میں تقسیم کیا جاتا ہے۔ بعض عام قسمیں یہ ہیں: ایکل مود لیزر دائود، متعدد مود لیزر دائود، ماہر اوسیلیٹر پاور ایمپلیفائر (MOPA) لیزر دائود، عمودی کیویٹی سطح کے موجب لیزر (VCSEL) دائود، منتشر کردہ فیڈبیک (DFB) لیزر دائود، بیرونی کیویٹی ڈائود لیزر (ECDLs)، وغیرہ۔

لیزر دائود کو ان کے فوائد کی وجہ سے مختلف شعبوں میں وسیع محدود استعمالات ہیں جیسے کم سائز، کم بجلی کا استعمال، زیادہ کارکردگی، لمبی مدت، اور متعدد استعمالات۔ ان کے کچھ استعمالات یہ ہیں: آپٹیکل ذخیرہ، آپٹیکل مواصلات، آپٹیکل سکیننگ، آپٹیکل سینسنگ، آپٹیکل ڈسپلے، اور آپٹیکل سرجری۔

بالکل بھی فائدہ کے باوجود، لیزر دائود کے نقصانات ہیں جیسے درجہ حرارت کی حساسیت، آپٹیکل فیڈ بیک، مود ہاپنگ، اور زیادہ قیمت۔