диод лазер принципи на функциониране, видове и прилагане
Изобретяването на полупроводников лазер диод заслужено се смята за един от най-добрите постижения в областта на физиката на втората половина на миналия век. Независим развитие на съветски и американски учени в областта на оптичните лъчения на твърди материали, похарчени преди повече от половин век, днес се покаже нейната ефективност при потребителите, промишлени и военни.
За разлика от светлодиодите, чието действие се основава на спонтанна емисия на фотони, лазерни диоди са по-сложни принцип и структура на кристала.
принцип на работа
За да се разбере къде се показват на фотоните, помислете за процеса на рекомбинация (изчезването на един чифт свободни носители на заряд - електрони и дупки). При прилагане на постоянно напрежение в р-п възел диод инжекция случи, т.е. рязко увеличение на концентрацията на nonequilibrium носители. В процеса на инжектиране, движещи се един към друг, електрони и дупки рекомбинират, освобождаване на енергия във формата на частици - фотона и quasiparticle - фонон. Така че там е спонтанна емисия наблюдава в светодиодите.
В случай на лазерен диод вместо да тече спонтанно стимулирани механизъм фотони емисии със същите параметри. За тази цел, кристална форма оптичен кухина, минаваща през които, с предварително определена честота фотони причини рекомбинират електронни носители, който насърчава появата на нови фотони от същия поляризация и фаза. Те се наричат последователна.
В този случай, лазерно трептене е възможно само, ако има прекалено голям брой електронни медии в горното ниво на енергия, освободени в резултат на инжектирането. За тази цел, ток на помпата толкова силна, за да предизвика население инверсионни електроника. С това явление предполага състоянието, в което по-горното ниво много повече електрони населените от по-ниската. В резултат на стимулирано излъчване на съгласувани фотони.
Освен това, такива множество фотони отразени от оптичните резонатор аспекти, което води до старта положителна обратна връзка. Това явление е една лавина, в резултат на което се ражда на лазерния лъч. Така, създаването на всеки оптичен генератор включително лазерен диод изисква две условия:
- присъствието на последователни фотони;
- организация на положителна оптична обратна връзка (IEE).
За да се образува лъч е разпръсната поради устройството за дифракция са сглобени събиране на обектива. Тип обектив инсталиран зависи от вида на лазер.
Видове лазерни диоди
С течение на годините развитието на лазерен диод устройство е претърпял много промени. Дизайнът му е подобрена, до голяма степен се дължи на появата на високотехнологично оборудване. Максимална прецизност допинга и полиране на полупроводникови чипове, както и създаване heterostructure модел - фактори, които осигуриха висок коефициент на отражение на "чип-въздух" и формирането на последователна радиация.
Първият лазерен диод (диод gomostrukturoy) е р-п възел и може да работи само в импулсен режим, поради бързото прегряване на кристала. Тя е с историческо значение и не се прилага на практика.
По-ефективно е лазерен диод с двойно heterostructure (DHS диод). Неговата кристал се основава на две хетероструктури. Всяка heterostructure - материал (галиев арсенид и галиев арсенид алуминий) с малка пролука лента, която се намира между слоеве с по-голяма празнина лента. Предимството на лазерен диод GVD се състои в значително увеличение на концентрацията на носители на обратна полярност в тънък слой, което значително ускорява проявлението на положителна обратна връзка. Освен фотон, отразена от heterojunctions води до намаляване на концентрацията им в ниска печалба регион, и по този начин подобрява ефективността на цялото устройство.
Лазерен диод с качествен и е разположена на принципа GVD диод, но с тънък активна област. Това означава, че елементарните частици, които попадат в потенциален добре, започват да се движат в една и съща равнина. квантуване ефект в този случай замества потенциал бариера, и служи като генератора за излъчване.
Недостатъчна ефективност на задържане на светлинен поток в GVD на диоди доведе до създаване heterostructure лазер с отделен раждането. В този модел, кристалът допълнително покрита със слой от материал от всяка страна. Въпреки нисш пречупване на тези слоеве, те непременно държат частиците, действащи като светло употреба. SCH технологии е лидер в производството на диодни лазери.
Лазерният диод с разпределена обратна връзка (DFB) е част от оптичната оборудване в областта на телекомуникационните системи. Дължината на вълната на DFB лазер е константа, която се постига чрез прилагане на напречните прорези върху полупроводников област р-п-възел. Notch функционира като дифракционна решетка, като по този начин връщането на фотоните в резонатор само с една (предварително определена) дължина на вълната. Тези фотони са съгласувани и са включени в усилване.
Повърхностно-излъчващи лазерен диод или вертикална кухина VCSELs VCSEL (английски -. VCSEL) за разлика от по-рано устройството излъчва светлинен лъч перпендикулярно на повърхността на кристал. Дизайнът на VCSEL се основава на метода на използване на вертикални оптични микрокухините с огледала, както и постигане на метод GVD и квантовата добре. VCSEL технология има предимството на температурата и радиационна стабилност, възможност за група производство на кристали и тяхното тестване директно по време на производството.
Модификация VCSEL е външната кухина VCSEL (на английски -. VECSEL). Двете диод устройства лазерни са разположени като висока скорост за осигуряване на предаване на данни в бъдеще със скорост до 25 GB / и чрез оптична връзка.
разновидности на сгради
Популяризиране на лазерни диоди принуди производителите да разработват нови видове сгради. По отношение на тяхната специфична цел на освобождаване все повече и повече нови видове защита и охлаждане на кристала, което води до липса на хармонизация. В момента не съществуват международни стандарти, регламентиращи тяло лазерни диоди.
Опитвайки се да се възстанови реда, най-големите производители да сключват помежду си споразумение относно хармонизирането на сгради. Въпреки това, непознат за практическото прилагане на лазерен диод винаги следва да уточни разпределението на клемите и дължината на вълната на излъчване, независимо от това запознати корпус тип. Сред търговски достъпни полупроводникови лазери най-често се срещат два вида със следните случаи.
Устройствата с един отворен оптичен канал:
- ДА-да (транзистор от Онлайн метал може да опаковка). Корпусът е изработен от метал и се използва в производството на транзистори;
- C-планина;
- D-байонет.
2 с изходни влакна устройства:
приложение
Всеки тип лазерен диод е практическо приложение, поради уникалните си възможности. Цената на ниска мощност дизайн е намалял няколко пъти, както е видно от тяхното използване в детски играчки и указатели. Те са оборудвани с лазерен далекомер рулетка, която позволява на един човек да се извърши измерване на разстояние и сродните изчисленията. На основани червени лазери работа на баркод четци, компютърни манипулатори и DVD плейъри. Някои видове се използват в научните изследвания и за изпомпване на други лазери.
Резултат от подобрен лазерен диод е да се увеличи срока на експлоатация, която в момента е сравнима с MTBF от светодиоди. Намаляване на помпата ток увеличение надеждността на устройствата и приноса им за развитието на техническия прогрес е не по-малко от това на други електронни компоненти.
- Подробно описание на приложението и NE555 таймер позволи верига
- Удобства светодиоди
- IR светодиоди: обхват, сорт и основни характеристики
