İş prinsipi və əsas növləriyarımkeçirici lazer
YarımkeçiriciLazer diodları, yüksək səmərəliliyi, miniatürləşdirmə və dalğa uzunluğu müxtəlifliyi ilə, rabitə, tibbi xidmət və sənaye emal kimi sahələrdə optoelektronik texnologiyanın əsas komponentləri kimi geniş istifadə olunur. Bu məqalədə yarımkeçirici lazerlərin iş prinsipi və növləri daha da təqdim olunur ki, bu da optoelektronik tədqiqatçıların əksəriyyətinin seçim istinadı üçün əlverişlidir.
1. Yarımkeçirici lazerlərin işıq saçma prinsipi
Yarımkeçirici lazerlərin lüminesans prinsipi zolaq quruluşuna, elektron keçidlərə və yarımkeçirici materialların stimullaşdırılmış emissiyasına əsaslanır. Yarımkeçirici materiallar valentlik zolağı və keçiricilik zolağını özündə birləşdirən bant aralığına malik material növüdür. Material əsas vəziyyətdə olduqda, keçiricilik zolağında heç bir elektron olmadığı halda elektronlar valent zolağı doldurur. Müəyyən bir elektrik sahəsi xaricdən tətbiq edildikdə və ya cərəyan vurulduqda, bəzi elektronlar valentlik zolağından keçiricilik zolağına keçərək elektron-deşik cütlərini əmələ gətirir. Enerjinin sərbəst buraxılması prosesində, bu elektron-deşik cütləri xarici dünya tərəfindən stimullaşdırıldıqda, fotonlar, yəni lazerlər yaranacaq.
2. Yarımkeçirici lazerlərin həyəcanlandırma üsulları
Yarımkeçirici lazerlər üçün əsasən üç həyəcanlandırma üsulu var, yəni elektrik inyeksiya növü, optik nasos növü və yüksək enerjili elektron şüası həyəcanlandırma növü.
Elektriklə vurulan yarımkeçirici lazerlər: Ümumiyyətlə, onlar qallium arsenid (GaAs), kadmium sulfid (CdS), indium fosfid (InP) və sink sulfid (ZnS) kimi materiallardan hazırlanmış yarımkeçirici səth qovşağı diodlarıdır. Onlar qovşaq müstəvisi bölgəsində stimullaşdırılmış emissiya yaradaraq, irəli əyilmə boyunca cərəyan vuraraq həyəcanlanırlar.
Optik olaraq vurulan yarımkeçirici lazerlər: İşçi maddə kimi ümumiyyətlə N və ya P tipli yarımkeçirici monokristallardan (məsələn, GaAS, InAs, InSb və s.) istifadə olunur.lazerdigər lazerlər tərəfindən buraxılan optik pompalanan həyəcanlandırma kimi istifadə olunur.
Yüksək enerjili elektron şüası ilə həyəcanlanan yarımkeçirici lazerlər: Ümumiyyətlə, N-tipli və ya P-tipli yarımkeçirici monokristallardan (PbS,CdS,ZhO və s. kimi) işçi maddə kimi də istifadə edirlər və xaricdən yüksək enerjili elektron şüası vuraraq həyəcanlanırlar. Yarımkeçirici lazer cihazları arasında daha yaxşı performansa və daha geniş tətbiqə malik olanı ikiqat heterostrukturlu elektriklə vurulan GaAs diod lazeridir.
3. Yarımkeçirici lazerlərin əsas növləri
Yarımkeçirici lazerin Aktiv Bölgəsi foton yaranması və gücləndirilməsi üçün əsas sahədir və onun qalınlığı cəmi bir neçə mikrometrdir. Fotonların yanal diffuziyasını məhdudlaşdırmaq və enerji sıxlığını artırmaq üçün daxili dalğa ötürücü strukturları istifadə olunur (məsələn, silsilənin dalğa ötürücüləri və basdırılmış heteroqovuşmalar). Lazer istilik qəbuledici dizaynı qəbul edir və sürətli istilik yayılması üçün yüksək istilik keçiriciliyi olan materialları (məsələn, mis-volfram ərintisi) seçir ki, bu da həddindən artıq istiləşmə nəticəsində dalğa uzunluğunun sürüşməsinin qarşısını ala bilər. Yarımkeçirici lazerləri strukturuna və tətbiq ssenarilərinə görə aşağıdakı dörd kateqoriyaya bölmək olar:
Kənar Emitent Lazer (EEL)
Lazer çipin yan tərəfindəki parçalanma səthindən çıxarılaraq elliptik bir ləkə əmələ gətirir (divergensiya bucağı təxminən 30°×10°). Tipik dalğa uzunluqlarına 808 nm (nasos üçün), 980 nm (rabitə üçün) və 1550 nm (lif rabitəsi üçün) daxildir. Yüksək güclü sənaye kəsmə, fiber lazer nasos mənbələri və optik rabitə magistral şəbəkələrində geniş istifadə olunur.
2. Şaquli Boşluq Səthi Emissiya Lazeri (VCSEL)
Lazer çipin səthinə perpendikulyar olaraq dairəvi və simmetrik şüa ilə (divergensiya bucağı <15°) yayılır. O, paylanmış Bragg reflektorunu (DBR) birləşdirir və xarici reflektora ehtiyacı aradan qaldırır. O, 3D algılamada (məsələn, cib telefonu üzünün tanınması), qısa məsafəli optik rabitədə (məlumat mərkəzləri) və LiDAR-da geniş istifadə olunur.
3. Kvant Kaskad Lazeri (QCL)
Elektronların kvant quyuları arasında kaskad keçidinə əsaslanaraq, dalğa uzunluğu əhalinin inversiyasına ehtiyac olmadan ortadan uzaq infraqırmızı diapazonu (3-30 μm) əhatə edir. Fotonlar subbandlararası keçidlər vasitəsilə yaradılır və adətən qazın tədqiqi (CO₂ aşkarlanması kimi), terahertz görüntüləmə və ətraf mühitin monitorinqi kimi tətbiqlərdə istifadə olunur.
Tənzimlənən lazerin xarici boşluq dizaynı (barmaqlıq/prizma/MEMS güzgüsü) dar xətt eni (<100 kHz) və yüksək yan rejimi rədd etmə nisbəti (>50 dB) ilə ±50 nm dalğa uzunluğunun tənzimləmə diapazonuna nail ola bilər. O, adətən sıx dalğa uzunluğunun bölünməsi multipleksasiyası (DWDM) rabitəsi, spektral analiz və biotibbi görüntüləmə kimi tətbiqlərdə istifadə olunur. Yarımkeçirici lazerlər rabitə lazer cihazlarında, rəqəmsal lazer saxlama cihazlarında, lazer emal avadanlıqlarında, lazer markalama və qablaşdırma avadanlıqlarında, lazer yazı və çapda, lazer tibbi avadanlıqlarında, lazer məsafəsi və kolimasiya aşkarlama alətlərində, əyləncə və təhsil üçün lazer alətləri və avadanlıqlarında, lazer komponentləri və hissələrinə aiddir. Geniş tətbiq sahəsinə görə çox sayda marka və lazer istehsalçısı var. Seçim edərkən, o, xüsusi ehtiyaclara və tətbiq sahələrinə əsaslanmalıdır. Fərqli istehsalçıların müxtəlif sahələrdə müxtəlif tətbiqləri var və istehsalçıların və lazerlərin seçimi layihənin faktiki tətbiq sahəsinə uyğun olaraq aparılmalıdır.
Göndərmə vaxtı: 05 noyabr 2025-ci il