Semicondutores Lasers: tipos de dispositivo, o princípio de funcionamento, o uso de

lasers semicondutores são geradores quânticos semicondutor baseado forma activa, em que a amplificação óptica por emissão estimulada é criado na zona de transição entre os níveis de energia quântica a uma concentração elevada de portadores de carga livres na área.

laser semicondutor: princípio de funcionamento

Normalmente, a maioria dos elétrons localizados no nível valência. Durante a energia dos fotões abordagem superior a lacuna da banda de energia, um semicondutor, os electrões entrar em estado de excitação, e quebrando a zona proibida, movendo-se para uma zona livre, concentrando-se no seu bordo inferior. Simultaneamente, um orifício formado no nível de valência, subindo a sua borda superior. Os electrões na zona livre recombinar com furos, que irradia energia igual à energia da zona de ruptura, sob a forma de fotões. A recombinação pode ser aumentada por fotões com nível de energia suficiente. Descrição numérico corresponde à função de distribuição de Fermi.

dispositivo

O dispositivo de laser de semicondutor é um diodo de laser bombeado electrões de energia e orifícios na área de p-n-transição – o ponto de contacto com o p semicondutor condutora e do tipo n. Além disso, existem lasers semicondutores com entrada energia óptica, em que o feixe é formada pela absorção de fotões de luz laser em cascata e quântica, as quais se baseiam nas transições no interior das zonas.

estrutura

Os compostos típicos utilizados em lasers semicondutores e outros dispositivos optoelectrónicos, como segue:

• arsenieto de gálio;
• fosforeto de gálio;
• de nitreto de gálio;
• fosforeto de índio;
• arsenieto de gálio de índio;
• arsenieto de gálio de alumínio;
• gálio-índio-gálio nitreto;
• fosforado, gálio-índio.

comprimento de onda

Estes compostos semicondutores –gap directa. O Indirect- (silício) não emitem luz com força e eficiência suficientes. O comprimento de onda da radiação do laser de diodo depende da energia da energia do fotão se aproxima da lacuna da banda do composto particular. A lacuna da banda de energia compostos semicondutores 3- e 4-componente pode ser variada continuamente ao longo de um amplo intervalo. No AlGaAs = Al _x Ga _1-x como, por exemplo, o aumento do teor de alumínio (aumento em x) tem o efeito de aumento da lacuna da banda de energia.

Enquanto os lasers semicondutores mais comuns operar na parte de infravermelho próximo do espectro, algum emitem cores vermelha (gálio fosfeto de índio), azul ou púrpura (de nitreto de gálio). Média laser infravermelho de semicondutores (selenieto de chumbo) e lasers de cascata quântica.

semicondutores orgânicos

Além disso os compostos inorgânicos acima podem ser utilizados e orgânica. tecnologia apropriada ainda está em desenvolvimento, mas o seu desenvolvimento promete reduzir significativamente o custo de produção de lasers. Até agora, desenvolvido apenas lasers orgânicos com ainda não foi alcançado entrada de energia óptica e bomba elétrica de alta performance.

espécies

Por uma pluralidade de lasers semicondutores com diferentes parâmetros e o valor pedido.

pequenos díodos de laser produzir um feixe de radiação de alta qualidade mecânica cujos intervalos de potência de algumas centenas de miliwatts quinhentos. o chip de diodo laser é uma fina placa rectangular, que serve como um guia de ondas, uma vez que a radiação limitada a um pequeno espaço. Cristal dopado com ambos os lados para criar um pn-transição de uma grande área. As extremidades polidas criar um ressonador óptico de Fabry – Perot. Fotão que passa através da cavidade para que a radiação de recombinação irá aumentar e irá iniciar a geração. Eles são usados em ponteiro laser, CD e DVD players, bem como de fibra óptica.

lasers de baixa potência e lasers de sólidos com uma cavidade externa para a geração de impulsos curtos podem sincronizar eventos.

lasers semicondutores com uma cavidade exterior formada por um díodo de laser, que desempenha um papel na composição do meio de ganho mais laser de ressoador. Capaz de mudar comprimentos de onda e ter uma banda de emissão estreito.

lasers de injecção são região semicondutora de radiação de uma banda larga, pode gerar um feixe de energia de baixa qualidade de vários watts. É constituída por uma camada activa fina disposta entre o p e n-camada, formando uma dupla heterojuno. O mecanismo de confinamento da luz na direcção lateral estiver em falta, o que resulta em elipticidade feixe de alta e correntes inaceitavelmente elevados de limiar.

matrizes de diodos poderosas, que consistem de uma matriz de diodos, de banda larga, capazes de produzir um feixe de energia de qualidade medíocre de dezenas de watts.

matrizes bidimensionais poderosos de diodos pode gerar uma potência de centenas de milhares de watts.

Superfície de emissão de laser (VCSEL), que emitam luz a qualidade do feixe de saída em vários miliwatts perpendicular à placa. Na superfície de radiação do espelho do ressonador é aplicado sob a forma de camadas em dines ¼ de onda com diferentes índices de refracção. Em um único chip podem ser feitas várias centenas de lasers, o que abre a possibilidade de produção em massa.

C VECSEL lasers entrada de energia óptica e um ressonador externo capaz de gerar um feixe de bom poder de vários watts de qualidade a um bloqueio de modo.

laser semicondutor trabalho tipo de cascata quântica baseada em transições dentro das bandas (em contraste com a interband). Estes dispositivos emitem na região média do espectro de infravermelho, por vezes na gama de terahertz. Eles são usados, por exemplo, como analisadores de gás.

Semicondutores lasers: a aplicação e os principais aspectos da

Diodo de alta potência lasers com altamente electricamente bombeada a tensões moderadas são utilizados como meios altamente eficazes de fornecimento de energia lasers de estado sólido.

lasers semicondutores podem operar em uma grande gama de frequências que inclui a parte de infravermelho próximo visível, infravermelha e meio do espectro. Criados dispositivos para também mudar izducheniya frequência.

Os diodos laser pode mudar rapidamente e modular a potência óptica que é usado em fibra óptica e linhas de comunicação transmissores.

Estas características fizeram lasers semicondutores são tecnologicamente o mais importante tipo de radiação. Eles são usados:

• um sensor de telemetria, pirómetros ópticos, altímetro, telémetros, vistas, holografia;
• em sistemas de transmissão de fibras ópticas e de armazenamento de dados, sistemas de comunicação coerentes;
• impressoras a laser, projetores de vídeo, ponteiros, scanner de código de barras, scanners de imagem, leitores de CD (DVD, CD, Blu-Ray);
• em sistemas de segurança, criptografia quântica, automação, indicadores;
• em metrologia óptica e espectroscopia;
• em cirurgia, odontologia, a cosmetologia, a terapia;
• purificação da água, manuseamento de materiais, de bombeamento de lasers de estado sólido, o controlo de reacções químicas em triagem industrial, maquinaria industrial, sistemas de ignição, e os sistemas de defesa aérea.

saída de impulsos

Mais laser semicondutor gera um feixe contínuo. Devido ao curto tempo de residência de electrões no nível de condução que não são muito adequados para a geração de impulsos de comutação de Q, mas modo quase contínuo de operação pode aumentar significativamente a potência do gerador quântico. Além disso, os lasers semicondutores podem ser utilizados para a geração de modo-bloqueado pulso ultracurto ou de comutação do ganho. Potência média pulsos curtos, normalmente limitada a poucas miliwatts excepto lasers bombeado opticamente VECSEL, que potência de saída medidos pulsos picosecond com uma frequência na ordem das dezenas de gigahertz.

Modulação e estabilização

A vantagem de curto electrões residência na banda de condução de lasers semicondutores, é a capacidade de modular a alta frequência, que tem VCSEL-laser superior a 10 GHz. Ela tem sido usada na transmissão de dados ópticos, espectroscopia, estabilização laser.