что означает лазерный диод?
ЛАЗЕР - это разновидность источника света, изобретенная в 1960-х гг. ЛАЗЕР является аббревиатурой от" стимулированное излучение усиления света" на английском языке. Есть много видов лазеров, которые велики для нескольких футбольных полей и маленькие до крупинки риса или соли. Газовый лазер имеет гелий-неоновый лазер и аргоновый лазер; твердотельный лазер имеет рубиновый лазер; Полупроводниковые лазеры имеют лазерные диоды, например, в проигрывателях компакт-дисков, DVD-проигрывателях и компакт-дисках. У каждого лазера есть свой уникальный метод получения лазерного света. Лазеры обладают многими свойствами: во-первых, лазеры монохромные или одночастотные. лазеры, которые могут генерировать разные частоты одновременно, но эти лазеры изолированы и используются отдельно. во-вторых, лазеры - это когерентный свет. характеристика когерентного света состоит в том, что все его световые волны синхронизированы, а весь луч похож на GG. "волновой цуг GG". Опять же, лазер очень концентрированный, а это значит, что он должен пройти долгий путь, прежде чем он сможет рассредоточиться или сходиться.
Вынужденное излучение полупроводниковых устройств реализуется путем инжекции PN перехода. Оно имеет характеристики полупроводниковых устройств: малый объем, простая структура, высокая эффективность и прямая модуляция, но выходная мощность, монохромность и направление не так хороши, как у других лазеров.
Три компонента стимулированного излучения: материал лазера, инверсионное распределение числа частиц и резонансный резонатор. Из полупроводниковых материалов с прямой запрещенной зоной можно изготавливать лазерный диод, в том числе - составной полупроводник (GaAs, InP и т. Д.) И его три юаня, четыре юаней (Ga1 xAlxAs, In1 - xGaxAs1 yPy и т. д.), твердый раствор Ⅳ - Ⅵ соединения (Pb1 - xSnxTe и т. д.). После направления монокристалла, резки и полировки на определенном кристалле создается PN переход. поверхность, такую как (001), диффузией или различными эпитаксиальными методами или методами химического осаждения из паровой фазы.
Осенью 1962 г. впервые был разработан GaAs-лазерный диод с гомопереходом импульсного импульса до 77 К. В 1964 г. его рабочая температура была повышена до комнатной температуры. В 1969 г. был изготовлен однопереходный лазерный диод, генерирующий импульсы при комнатной температуре. в 1970 году, чтобы обеспечить непрерывную работу лазерного диода с двойным гетеропереходом (DH) ga1-xalxas / GaAs. С тех пор лазерные диоды быстро развились. Ожидаемый срок службы лазерного диода Ga1-xAlxAs / GaAsDH увеличился до более чем 105 часов в 1975 году. Длинноволновый лазерный диод DH in1-xgaxas1-ypy / InP также добился значительного прогресса, способствуя развитию оптоволоконной связи и других приложений. Также появились материалы клана Pb1 xSnxTe Ⅳ - Ⅵ, такие как лазерный диод с длинной инфракрасной длиной волны.
В направлении PN-перехода есть однородный узел, одиночная гетероструктура, двойная неоднородность, соответственно предел, большая полость и т. Д. Сделайте стержень в структуре плоскости PN-перехода (например, стержень электрода, плоский стержень, протоны в стержень стержня, пазовая подложка, ступеньки, заглубленный горизонтальный стержень, стержень, компрессионный стержень и т. д.); резонатор выполнен в виде полости Фабри-Перо, обратной связи распределения и брэгговского отражения. ширина и разница в показателе преломления, могут быть почти полностью в вертикальном направлении pn перехода ограничения несущей и оптического ограничения.Множество полосок, параллельных направлению перехода, могут фокусировать ток на узкой области и обеспечивать усиление волновод или волновод с показателем преломления. Эти конструктивные усовершенствования значительно улучшили характеристики лазерного диода.
Лазерный диод по сути является полупроводниковым диодом, в соответствии с p-n переходом из того же материала, может быть разделен на однородный лазерный диодный переход, одиночный гетеропереход (SH), двойную гетероструктуру (DH) и квантовую яму (GG # 39; ve) лазер. Лазерный диод с квантовыми ямами имеет преимущество в виде низкого порогового тока и высокой выходной мощности, что является основным продуктом современного рынка.
По сравнению с лазером, лазерный диод имеет такие преимущества, как высокая эффективность, небольшой объем, длительный срок службы, но его выходная мощность мала (обычно менее 2 мВт), линейность, плохая монохроматичность, очень хорошая, ограничивает применение кабеля. Телевизионная система не может передавать многоканальные высококачественные аналоговые сигналы. В эхо-модуле двунаправленного оптического приемника в качестве источника света используется лазерный диод с квантовыми ямами.
Структура лазерного диода
Структура и обозначение лазерного диода показаны на рисунке 1.
Физическая структура лазерного диода заключается в переходе светоизлучающего диода, в котором размещен слой света между активностью полупроводника и его концом после полировки, который выполняет частично отражающую функцию, таким образом образуя оптический резонатор. В случае положительного смещения светодиод DE facto излучает свет к оптическому резонатору и взаимодействовать с ним, таким образом, дополнительно стимулируя свет на одной длине волны, который излучается из перехода, физические свойства, связанные с материалом этого типа света.
Принцип работы полупроводникового лазерного диода теоретически такой же, как и у газового лазера. Рисунок 1 (b) - это символ лазерного диода. Лазерный диод используется в оптическом дисководе компьютера, а печать первого класса Фотоэлектрические устройства малой мощности в лазерных принтерах получили широкое распространение.
Структурные схемы и символы лазерного диода
Простой принцип работы лазерного диода
Световое излучение в полупроводниках обычно возникает из-за соединения носителя. При добавлении полупроводникового PN-перехода с положительным напряжением ослабляет барьер p-n-перехода, вытесняя электроны из области PN-перехода инжекции через область PN-перехода, отверстие из области P в N после области PN-перехода, вблизи инжекции pn-перехода неравновесные электроны и дырки будут образовывать соединение, тем самым излучающее длину волны для лямбда-фотонов, его формула выглядит следующим образом:
Лямбда=hc / Eg (1)
В формуле: h - постоянная Планка; C - скорость света; Eg - ширина полосы полупроводника.
Это явление называется спонтанным излучением из-за спонтанной рекомбинации электронов и дырок. Когда фотоны, произведенные спонтанным излучением через полупроводник, однажды после запуска электронной дыры поблизости, могут побудить соединение к генерации новых фотонов, индуцированный фотоном содержит вдохновленное соединение-носитель, и новый фотон называется вынужденным излучением. Если ток инжекции достаточно велик, распределение носителей, которое противоположно состоянию теплового равновесия, является обратным количеству частиц. Как носитель активного слоя. в случае большого количества инверсий, небольшое количество фотонов, произведенных спонтанным излучением, вызванным двумя поперечными возвратно-поступательно отраженными излучениями резонатора, частотно-избирательным резонансом, вызванным положительной обратной связью, или имеет коэффициент усиления на определенной частоте. больше, чем потери на поглощение, когерентный свет от PN перехода может излучаться с хорошей спектральной линией - лазером, что является простым принципом работы лазерного диода.
С развитием технологий используемый в настоящее время полупроводниковый лазерный диод имеет сложную многослойную структуру. На рисунке 2 показана структура полупроводникового лазерного диода красного света компании Sanyo в Японии. 3 - разрез лазерной трубки малой мощности. Видно, что лазерный чип прикреплен к радиатору, используемому для отвода тепла. Фотодиод с PIN-кодом прикреплен к нижней части гнезда трубки рядом с лазерным чипом. Рисунок 4 для внешнего вида обычного лазерного диода, рисунок показывает, лазерная трубка малой мощности имеет три контакта, это потому, что трубка также инкапсулирует фотодиод, рабочий ток используется для контроля лазерной трубки.