Prinsip kerja sareng jinis utamalaser semikonduktor
SemikonduktorDioda laser, kalawan efisiensi tinggi maranéhanana, miniaturization sarta diversity panjang gelombang, anu loba dipaké salaku komponén inti téhnologi optoelectronic dina widang kayaning komunikasi, perawatan médis sarta ngolah industri. Tulisan ieu salajengna ngenalkeun prinsip kerja sareng jinis laser semikonduktor, anu cocog pikeun rujukan pamilihan seuseueurna panaliti optoeléktronik.
1. Prinsip cahaya-emitting of lasers semikonduktor
Prinsip luminescence laser semikonduktor dumasar kana struktur pita, transisi éléktronik jeung émisi dirangsang bahan semikonduktor. Bahan semikonduktor mangrupikeun jinis bahan kalayan celah pita, anu kalebet pita valénsi sareng pita konduksi. Nalika bahan aya dina kaayaan taneuh, éléktron ngeusian pita valénsi bari euweuh éléktron dina pita konduksi. Nalika médan listrik anu tangtu diterapkeun sacara éksternal atanapi arus disuntikkeun, sababaraha éléktron bakal transisi tina pita valénsi ka pita konduksi, ngabentuk pasangan éléktron-liang. Salila prosés pelepasan énérgi, nalika pasangan éléktron-liang ieu dirangsang ku dunya luar, foton, nyaeta, laser, bakal dihasilkeun.
2. Métode éksitasi laser semikonduktor
Utamana aya tilu metode éksitasi pikeun laser semikonduktor, nyaéta jinis suntik listrik, jinis pompa optik sareng jinis éksitasi sinar éléktron énergi tinggi.
Laser semikonduktor anu disuntik sacara listrik: Sacara umum, dioda simpang permukaan semikonduktor anu didamel tina bahan sapertos gallium arsenide (GaAs), cadmium sulfide (CdS), indium phosphide (InP), sareng zinc sulfide (ZnS). Aranjeunna bungah ku nyuntik arus sapanjang bias maju, ngahasilkeun émisi anu dirangsang di daérah pesawat simpang.
Laser semikonduktor anu dipompa sacara optik: Sacara umum, kristal tunggal semikonduktor tipe-N atanapi tipe-P (sapertos GaAS, InAs, InSb, jsb) dianggo salaku zat anu tiasa dianggo, sarenglaserdipancarkeun ku laser séjén dipaké salaku éksitasi optik ngompa.
Lasers semikonduktor sinar-énergi tinggi-énergi éléktron: Sacara umum, aranjeunna ogé nganggo kristal tunggal semikonduktor tipe-N atanapi P-tipe (sapertos PbS, CdS, ZhO, jsb) salaku zat anu damel sareng bungah ku nyuntik sinar éléktron énergi tinggi ti luar. Di antara alat laser semikonduktor, anu gaduh kinerja anu langkung saé sareng aplikasi anu langkung lega nyaéta laser dioda GaAs anu disuntik sacara listrik sareng heterostructure ganda.
3. Jenis utama laser semikonduktor
Wewengkon Aktif tina laser semikonduktor mangrupikeun daérah inti pikeun ngahasilkeun sareng ngagedékeun foton, sareng ketebalanna ngan ukur sababaraha mikrométer. Struktur pandu gelombang internal dimangpaatkeun pikeun ngawatesan difusi gurat foton sareng ningkatkeun kapadetan énergi (sapertos pandu gelombang ridge sareng heterojunctions dikubur). Laser ngadopsi desain tilelep panas tur pilih bahan konduktivitas termal tinggi (saperti alloy tambaga-tungsten) pikeun dissipation panas gancang, nu bisa nyegah drift panjang gelombang disababkeun ku overheating. Numutkeun kana struktur sareng skenario aplikasina, laser semikonduktor tiasa digolongkeun kana opat kategori ieu:
Laser Emitting Tepi (EEL)
Laser kaluaran tina permukaan belahan sisi chip, ngabentuk titik elliptical (kalayan divergence Angle kurang leuwih 30 ° × 10 °). Panjang gelombang umumna kalebet 808nm (pikeun ngompa), 980 nm (pikeun komunikasi), sareng 1550 nm (pikeun komunikasi serat). Hal ieu loba dipaké dina motong industri-daya tinggi, serat laser sumber ngompa, sarta jaringan tulang tonggong komunikasi optik.
2. Rongga Nangtung Surface Emitting Laser (VCSEL)
Laser ieu dipancarkeun perpendicularly kana beungeut chip, ku balok sirkular jeung simetris (divergence Angle <15 °). Éta ngahijikeun pemantul Bragg anu disebarkeun (DBR), ngaleungitkeun kabutuhan pemantul éksternal. Hal ieu loba dipaké dina sensing 3D (sapertos pangenalan raray telepon sélulér), komunikasi optik jarak pondok (pusat data), sareng LiDAR.
3. Quantum Cascade Laser (QCL)
Dumasar kana transisi kaskade éléktron antara Sumur kuantum, panjang gelombang nyertakeun rentang infra-beureum pertengahan ka-jauh (3-30 μm), tanpa merlukeun inversi populasi. Foton dihasilkeun ngaliwatan transisi intersubband sarta biasa dipaké dina aplikasi kayaning sensing gas (saperti deteksi CO₂), pencitraan terahertz, sarta monitoring lingkungan.
Desain rongga éksternal laser tunable (grating / prisma / MEMS eunteung) bisa ngahontal rentang tuning panjang gelombang ± 50 nm, kalawan linewidth sempit (<100 kHz) jeung rasio sisi-mode tampikan tinggi (> 50 dB). Biasana dianggo dina aplikasi sapertos komunikasi padet division multiplexing (DWDM), analisis spéktral, sareng pencitraan biomedis. Laser semikonduktor loba dipaké dina alat komunikasi laser, alat panyimpen laser digital, alat processing laser, laser nyirian jeung bungkusan alat, laser typesetting na percetakan, laser parabot médis, jarak laser sarta collimation instrumen deteksi, instrumen laser jeung alat keur hiburan jeung atikan, laser komponén jeung bagian, jsb Aranjeunna milik komponén inti industri laser. Kusabab rupa-rupa aplikasina, aya seueur merek sareng produsén laser. Nalika milih, éta kedah dumasar kana kabutuhan khusus sareng widang aplikasi. pabrik béda boga aplikasi béda dina sagala rupa widang, sarta seleksi pabrik jeung lasers kudu dilakukeun nurutkeun widang aplikasi sabenerna proyek.
waktos pos: Nov-05-2025