Ang prinsipyo sa pagtrabaho ug nag-unang matang sasemiconductor nga laser
SemiconductorLaser diodes, uban sa ilang taas nga kahusayan, miniaturization ug wavelength diversity, kaylap nga gigamit ingon nga core component sa optoelectronic nga teknolohiya sa mga natad sama sa komunikasyon, medikal nga pag-atiman ug industriyal nga pagproseso. Kini nga artikulo dugang nga nagpaila sa prinsipyo sa pagtrabaho ug mga tipo sa semiconductor lasers, nga sayon alang sa pagpili nga reperensiya sa kadaghanan sa mga optoelectronic nga tigdukiduki.
1. Ang light-emitting nga prinsipyo sa semiconductor lasers
Ang prinsipyo sa luminescence sa semiconductor lasers gibase sa band structure, electronic transition ug stimulated emission sa semiconductor materials. Ang mga materyales sa semiconductor usa ka tipo sa materyal nga adunay bandgap, nga naglakip sa usa ka valence band ug usa ka banda sa pagpadagan. Sa diha nga ang materyal anaa sa yuta nga kahimtang, ang mga electron mopuno sa valence band samtang walay mga electron sa conduction band. Kung ang usa ka piho nga natad sa koryente gigamit sa gawas o ang usa ka sulud gi-injected, pipila ka mga electron ang mobalhin gikan sa valence band ngadto sa conduction band, nga mahimong mga parisan sa electron-hole. Atol sa proseso sa pagpagawas sa enerhiya, kung kini nga mga pares sa electron-hole gipukaw sa gawas nga kalibutan, ang mga photon, nga mao, ang mga laser, mabuhat.
2. Mga pamaagi sa pagpukaw sa mga semiconductor laser
Adunay nag-una nga tulo ka mga pamaagi sa paghinam-hinam alang sa semiconductor lasers, nga mao ang electrical injection type, optical pump type ug high-energy electron beam excitation type.
Electrically injected semiconductor lasers: Kasagaran, kini mga semiconductor surface-junction diode nga hinimo sa mga materyales sama sa gallium arsenide (GaAs), cadmium sulfide (CdS), indium phosphide (InP), ug zinc sulfide (ZnS). Sila naghinam-hinam pinaagi sa pag-inject sa kasamtangan subay sa forward bias, nga nagmugna og stimulated emission sa junction plane region.
Optical pumped semiconductor lasers: Kasagaran, ang N-type o P-type nga semiconductor single crystals (sama sa GaAS, InAs, InSb, ug uban pa) gigamit isip working substance, ug anglasernga gibuga sa ubang mga laser gigamit ingon nga optically pumped excitation.
Ang high-energy electron beam-excited semiconductor lasers: Kasagaran, gigamit usab nila ang N-type o P-type nga semiconductor single crystals (sama sa PbS,CdS,ZhO, ug uban pa) isip working substance ug naghinam-hinam pinaagi sa pag-inject sa high-energy electron beam gikan sa gawas. Lakip sa mga semiconductor laser device, ang usa nga adunay mas maayo nga performance ug mas lapad nga aplikasyon mao ang electrically injected GaAs diode laser nga adunay double heterostructure.
3. Ang nag-unang matang sa semiconductor lasers
Ang Aktibo nga Rehiyon sa usa ka semiconductor laser mao ang kinauyokan nga dapit alang sa photon generation ug amplification, ug ang gibag-on niini pipila lang ka micrometers. Ang internal nga waveguide nga mga istruktura gigamit sa pagpugong sa lateral diffusion sa mga photon ug pagpausbaw sa energy density (sama sa ridge waveguides ug gilubong nga heterojunctions). Ang laser nagsagop sa usa ka disenyo sa heat sink ug nagpili sa taas nga thermal conductivity nga mga materyales (sama sa copper-tungsten alloy) alang sa paspas nga pagwagtang sa kainit, nga makapugong sa wavelength drift tungod sa overheating. Sumala sa ilang istruktura ug mga senaryo sa aplikasyon, ang mga semiconductor laser mahimong maklasipikar sa mosunod nga upat ka mga kategorya:
Edge-Emitting Laser (EEL)
Ang laser mao ang output gikan sa cleavage nawong sa kilid sa chip, pagporma sa usa ka elliptical spot (nga adunay usa ka divergence Anggulo sa gibana-bana nga 30° × 10°). Ang kasagarang mga wavelength naglakip sa 808nm (para sa pumping), 980 nm (para sa komunikasyon), ug 1550 nm (para sa fiber communication). Kini kaylap nga gigamit sa high-power nga pagputol sa industriya, fiber laser pumping sources, ug optical communication backbone networks.
2. Vertical Cavity Surface Emitting Laser (VCSEL)
Ang laser gipagawas nga tul-id sa nawong sa chip, nga adunay usa ka lingin ug simetriko nga sinag (divergence Angle <15 °). Naghiusa kini sa usa ka gipang-apod-apod nga Bragg reflector (DBR), nga nagwagtang sa panginahanglan alang sa usa ka eksternal nga reflector. Kini kaylap nga gigamit sa 3D sensing (sama sa mobile phone face recognition), short-range optical communication (data centers), ug LiDAR.
3. Quantum Cascade Laser (QCL)
Base sa cascade transition sa mga electron tali sa quantum Wells, ang wavelength naglangkob sa mid-to-far-infrared range (3-30 μm), nga wala kinahanglana ang population inversion. Ang mga photon namugna pinaagi sa intersubband transition ug kasagarang gigamit sa mga aplikasyon sama sa gas sensing (sama sa CO₂ detection), terahertz imaging, ug environmental monitoring.
Ang tunable nga laser's external cavity design (grating/prism/MEMS mirror) makab-ot ang wavelength tuning range nga ±50 nm, nga adunay pig-ot nga linewidth (<100 kHz) ug taas nga side-mode rejection ratio (>50 dB). Kini kasagarang gigamit sa mga aplikasyon sama sa dense wavelength division multiplexing (DWDM) nga komunikasyon, spectral analysis, ug biomedical imaging. Ang mga semiconductor laser kaylap nga gigamit sa komunikasyon nga mga himan sa laser, digital nga laser storage device, laser processing equipment, laser marking ug packaging equipment, laser typesetting ug pag-imprenta, laser medical equipment, laser distance ug collimation detection instruments, laser instruments ug ekipo alang sa kalingawan ug edukasyon, laser components ug parts, ug uban pa. Tungod sa halapad nga mga aplikasyon, adunay daghang mga tatak ug tiggama sa mga laser. Sa paghimo sa usa ka pagpili, kini kinahanglan nga base sa piho nga mga panginahanglan ug aplikasyon natad. Ang lainlaing mga tiggama adunay lainlaing mga aplikasyon sa lainlaing mga natad, ug ang pagpili sa mga tiggama ug mga laser kinahanglan himuon sumala sa aktwal nga natad sa aplikasyon sa proyekto.
Oras sa pag-post: Nob-05-2025