La funkcianta principo kaj ĉefaj tipoj deduonkondukta lasero
DuonkonduktaĵoLaserdiodoj, kun sia alta efikeco, miniaturigo kaj ondolonga diverseco, estas vaste uzataj kiel kernaj komponantoj de optoelektronika teknologio en kampoj kiel komunikado, medicina prizorgo kaj industria prilaborado. Ĉi tiu artikolo plue prezentas la funkciprincipon kaj tipojn de duonkonduktaĵaj laseroj, kio estas oportuna por la elekta referenco de la plimulto de optoelektronikaj esploristoj.
1. La lum-elsendanta principo de duonkonduktaĵaj laseroj
La principo de luminesko de duonkonduktaj laseroj baziĝas sur la bendstrukturo, elektronikaj transiroj kaj stimulita emisio de duonkonduktaj materialoj. Duonkonduktaj materialoj estas tipo de materialo kun bendbreĉo, kiu inkluzivas valentan bendon kaj kondukan bendon. Kiam la materialo estas en la baza stato, elektronoj plenigas la valentan bendon dum ne estas elektronoj en la konduka bendo. Kiam certa elektra kampo estas aplikata ekstere aŭ kurento estas injektita, iuj elektronoj transiras de la valenta bendo al la konduka bendo, formante elektron-truajn parojn. Dum la procezo de energiliberigo, kiam ĉi tiuj elektron-truaj paroj estas stimulitaj de la ekstera mondo, fotonoj, tio estas, laseroj, estos generitaj.
2. Ekscitmetodoj de duonkonduktaĵaj laseroj
Ekzistas ĉefe tri ekscitmetodoj por duonkonduktaĵaj laseroj, nome elektra injekta tipo, optika pumpilo kaj alt-energia elektronfaska ekscitmetodo.
Elektre injektitaj duonkonduktaĵaj laseroj: Ĝenerale, ili estas duonkonduktaĵaj surfac-krucvojaj diodoj faritaj el materialoj kiel galiuma arsenido (GaAs), kadmia sulfido (CdS), india fosfido (InP), kaj zinka sulfido (ZnS). Ili estas ekscititaj per injektado de kurento laŭ la antaŭa biaso, generante stimulitan emision en la krucvoja ebena regiono.
Optike pumpitaj duonkonduktaĵaj laseroj: Ĝenerale, N-tipaj aŭ P-tipaj duonkonduktaĵaj unuopaj kristaloj (kiel GaAS, InAs, InSb, ktp.) estas uzataj kiel la laborsubstanco, kaj lalaseroelsendita de aliaj laseroj estas uzata kiel la optike pumpita ekscito.
Alt-energiaj elektronfaskaj ekscititaj duonkonduktaĵaj laseroj: Ĝenerale, ili ankaŭ uzas N-tipajn aŭ P-tipajn duonkonduktaĵajn unuopajn kristalojn (kiel PbS, CdS, ZhO, ktp.) kiel la laborsubstancon kaj estas ekscititaj per injektado de alt-energia elektronfasko de ekstere. Inter duonkonduktaĵaj laseraj aparatoj, tiu kun pli bona rendimento kaj pli vasta apliko estas la elektre injektita GaAs-dioda lasero kun duobla heterostrukturo.
3. La ĉefaj tipoj de duonkonduktaĵaj laseroj
La Aktiva Regiono de duonkondukta lasero estas la kerna areo por fotona generado kaj amplifikado, kaj ĝia dikeco estas nur kelkaj mikrometroj. Internaj ondgvidilaj strukturoj estas uzataj por limigi la lateralan difuzon de fotonoj kaj plibonigi energidensecon (kiel ekzemple krestaj ondgvidiloj kaj entombigitaj heterojunkcioj). La lasero adoptas varmoradiatoran dezajnon kaj elektas altvarmokonduktecajn materialojn (kiel kupro-volframa alojo) por rapida varmodisradiado, kiu povas malhelpi ondolongan drivon kaŭzitan de trovarmiĝo. Laŭ ilia strukturo kaj aplikaj scenaroj, duonkonduktaj laseroj povas esti klasifikitaj en la jenajn kvar kategoriojn:
Rand-Eliganta Lasero (ANGILO)
La lasero estas eligita de la fenda surfaco sur la flanko de la ĉipo, formante elipsan punkton (kun diverĝa angulo de proksimume 30°×10°). Tipaj ondolongoj inkluzivas 808nm (por pumpado), 980nm (por komunikado), kaj 1550nm (por fibra komunikado). Ĝi estas vaste uzata en altpotenca industria tranĉado, fibraj laseraj pumpaj fontoj, kaj optikaj komunikadaj ĉefretoj.
2. Vertikala Kavaĵa Surfaco-Eliganta Lasero (VCSEL)
La lasero estas elsendata perpendikulare al la surfaco de la ĉipo, kun cirkla kaj simetria fasko (diverĝa angulo <15°). Ĝi integras distribuitan Bragg-reflektoron (DBR), forigante la bezonon de ekstera reflektoro. Ĝi estas vaste uzata en 3D-sensado (kiel ekzemple vizaĝrekono per poŝtelefonoj), mallongdistanca optika komunikado (datencentroj), kaj LiDAR.
3. Kvantuma Kaskada Lasero (QCL)
Bazite sur la kaskada transiro de elektronoj inter kvantaj putoj, la ondolongo kovras la mezan ĝis malproksiman infraruĝan gamon (3-30 μm), sen la bezono de populacia inversio. Fotonoj estas generitaj per intersubbendaj transiroj kaj estas ofte uzataj en aplikoj kiel gassensado (kiel CO₂-detekto), teraherca bildigo kaj media monitorado.
La ekstera kavaĵa dezajno de la agordebla lasero (krado/prismo/MEMS-spegulo) povas atingi ondolongan agordan gamon de ±50 nm, kun mallarĝa linilarĝo (<100 kHz) kaj alta flankreĝima malakcepto-proporcio (>50 dB). Ĝi estas ofte uzata en aplikoj kiel densa ondolongdivida multipleksado (DWDM) komunikado, spektra analizo kaj biomedicina bildigo. Duonkonduktaĵaj laseroj estas vaste uzataj en komunikadaj laseraj aparatoj, ciferecaj laseraj memoriloj, laseraj prilaboraj ekipaĵoj, laseraj markaj kaj pakaĵaj ekipaĵoj, laseraj tiparoj kaj presadoj, laseraj medicinaj ekipaĵoj, laseraj distanc- kaj kolimatadaj detektiloj, laseraj instrumentoj kaj ekipaĵoj por distro kaj edukado, laseraj komponantoj kaj partoj, ktp. Ili apartenas al la kernaj komponantoj de la lasera industrio. Pro ĝia vasta gamo de aplikoj, ekzistas multaj markoj kaj fabrikantoj de laseroj. Kiam oni faras elekton, ĝi devas baziĝi sur specifaj bezonoj kaj aplikaj kampoj. Malsamaj fabrikantoj havas malsamajn aplikojn en diversaj kampoj, kaj la elekto de fabrikantoj kaj laseroj devas esti farita laŭ la efektiva aplika kampo de la projekto.
Afiŝtempo: 5-a de novembro 2025