דער אַרבעט פּרינציפּ און הויפּט טייפּס פון האַלב-קאָנדוקטאָר לאַזער

דער אַרבעט פּרינציפּ און הויפּט טייפּס פוןהאַלב-קאָנדוקטאָר לאַזער

האַלב-קאָנדוקטאָרלאַזער דיאָדעס, מיט זייער הויך עפעקטיווקייט, מיניאַטוריזאַציע און כוואַליע לענג דייווערסיטי, ווערן ברייט געניצט ווי קערן קאָמפּאָנענטן פון אָפּטאָעלעקטראָניק טעכנאָלאָגיע אין פעלדער ווי קאָמוניקאַציע, מעדיצינישע זאָרג און אינדוסטריעלע פּראַסעסינג. דער אַרטיקל ווייטער ינטראַדוצירט די אַרבעט פּרינציפּ און טייפּס פון האַלב-קאָנדוקטאָר לייזערס, וואָס איז באַקוועם פֿאַר די סעלעקציע רעפֿערענץ פון די מערהייט פון אָפּטאָעלעקטראָניק ריסערטשערז.

1. דער ליכט-אויסשטראַלנדיקער פּרינציפּ פון האַלב-קאָנדוקטאָר לייזערס

דער לומינעסענס פרינציפ פון האַלב-קאָנדוקטאָר לאַזערס איז באַזירט אויף דער באַנד סטרוקטור, עלעקטראָנישע טראַנזישאַנז און סטימולירטע ימישאַן פון האַלב-קאָנדוקטאָר מאַטעריאַלן. האַלב-קאָנדוקטאָר מאַטעריאַלן זענען אַ טיפּ מאַטעריאַל מיט אַ באַנדגאַפּ, וואָס כולל אַ וואַלענס באַנד און אַ קאַנדאַקשאַן באַנד. ווען דער מאַטעריאַל איז אין דער גרונט צושטאַנד, עלעקטראָנען פּלאָמבירן די וואַלענס באַנד בשעת עס זענען קיין עלעקטראָנען אין די קאַנדאַקשאַן באַנד. ווען אַ זיכער עלעקטריש פעלד איז אַפּליייד אויסערלעך אָדער אַ קראַנט איז ינדזשעקטעד, עטלעכע עלעקטראָנען וועלן יבערגאַנג פון די וואַלענס באַנד צו די קאַנדאַקשאַן באַנד, פאָרמינג עלעקטראָן-לאָך פּאָרז. בעשאַס דעם פּראָצעס פון ענערגיע מעלדונג, ווען די עלעקטראָן-לאָך פּאָרז זענען סטימולירט דורך די אַרויס וועלט, פאָטאָנס, דאָס הייסט, לאַזערס, וועט זיין דזשענערייטאַד.

2. אויפרעגונג מעטאָדן פון האַלב-קאָנדוקטאָר לייזערס

עס זענען דער עיקר דריי עקסייטיישאַן מעטאָדן פֿאַר האַלב-קאָנדוקטאָר לייזערס, נעמלעך עלעקטרישע אינדזשעקשאַן טיפּ, אָפּטישע פּאָמפּע טיפּ און הויך-ענערגיע עלעקטראָן שטראַל עקסייטיישאַן טיפּ.

עלעקטריש אינדזשעקטירטע האַלב-קאָנדוקטאָר לאַזערס: בכלל, זיי זענען האַלב-קאָנדוקטאָר ייבערפלאַך-דזשאַנקשאַן דיאָדעס געמאכט פון מאַטעריאַלן ווי גאַליום אַרסעניד (GaAs), קאַדמיום סולפייד (CdS), ינדיום פאָספיד (InP), און צינק סולפייד (ZnS). זיי ווערן עקסייטעד דורך אינדזשעקטינג קראַנט צוזאמען די פאָרווערטס בייאַס, דזשענערייטינג סטימולירטע ימישאַן אין די דזשאַנקשאַן פלאַך געגנט.

אָפּטיש געפּאַמפּטע האַלב-קאָנדוקטאָר לאַזערס: בכלל, N-טיפּ אָדער P-טיפּ האַלב-קאָנדוקטאָר איינציקע קריסטאַלן (אַזאַ ווי GaAS, InAs, InSb, אאז"וו) ווערן גענוצט ווי די אַרבעטס-סובסטאַנץ, און דילאַזערארויסגעלאָזט דורך אַנדערע לייזערס ווערט גענוצט ווי די אָפּטיש געפּאַמפּט עקסייטיישאַן.

הויך-ענערגיע עלעקטראָן שטראַל-עקסייטעד האַלב-קאָנדוקטאָר לאַזערס: בכלל, זיי נוצן אויך N-טיפּ אָדער P-טיפּ האַלב-קאָנדוקטאָר איין קריסטאַלן (אַזאַ ווי PbS, CdS, ZhO, עטק.) ווי די אַרבעט סאַבסטאַנס און זענען עקסייטעד דורך ינדזשעקטינג אַ הויך-ענערגיע עלעקטראָן שטראַל פון די אַרויס. צווישן האַלב-קאָנדוקטאָר לאַזער דעוויסעס, די מיט בעסער פאָרשטעלונג און ברייטער אַפּלאַקיישאַן איז די עלעקטריש ינדזשעקטעד GaAs דיאָד לאַזער מיט אַ טאָפּל העטעראָסטרוקטור.

3. די הויפּט טיפּן פון האַלב-קאָנדוקטאָר לייזערס

דער אַקטיווער ראַיאָן פֿון אַ האַלב-קאָנדוקטאָר לאַזער איז דער קערן-געגנט פֿאַר פֿאָטאָן-גענעראַציע און פֿאַרשטאַרקונג, און זײַן גרעב איז בלויז אַ פּאָר מיקראָמעטערס. אינעווייניקסטע וועיווגייד סטרוקטורן ווערן גענוצט צו באַגרענעצן די זײַטיקע דיפֿוזיע פֿון פֿאָטאָנס און פֿאַרבעסערן ענערגיע-געדיכטקייט (אַזאַ ווי רידזש וועיווגיידס און באַגראָבענע העטעראָדזשאַנקשאַנז). דער לאַזער נעמט אָן אַ היץ-זינק פּלאַן און סעלעקטירט מאַטעריאַלן מיט הויך טערמישער קאַנדאַקטיוויטי (אַזאַ ווי קופּער-וואָלפֿראַם צומיש) פֿאַר שנעלער היץ-פֿאַרשפּרייטונג, וואָס קען פֿאַרהיטן וועיוולענגט-דריפֿט פֿאַראורזאַכט דורך איבערהיצונג. לויט זייער סטרוקטור און אַפּליקאַציע-סצענאַרן, קענען האַלב-קאָנדוקטאָר לאַזערס קלאַסיפֿיצירט ווערן אין די פֿאָלגנדיקע פֿיר קאַטעגאָריעס:

עדזש-עמיטינג לייזער (EEL)

דער לאַזער ווערט אַרויסגעגעבן פֿון דער שפּאַלטונג־פֿלאַך אויף דער זײַט פֿונעם טשיפּ, פֿאָרמענדיק אַן עלליפּטישן פֿלעק (מיט אַ דיווערדזשענס־ווינקל פֿון בערך 30°×10°). טיפּישע כוואַליע־לענג זענען 808 נאַנאָמעטער (פֿאַר פּאָמפּן), 980 נאַנאָמעטער (פֿאַר קאָמוניקאַציע), און 1550 נאַנאָמעטער (פֿאַר פֿאַזער־קאָמוניקאַציע). עס ווערט ברייט גענוצט אין הויך־מאַכט אינדוסטריעלן שנייד־אַרבעט, פֿאַזער־לאַזער־פּאָמפּ־קוואַלן, און אָפּטישע קאָמוניקאַציע־רוקנביין־נעטוואָרקס.

2. ווערטיקאַל קאַוואַטי ייבערפלאַך ימיטינג לייזער (VCSEL)

דער לאַזער ווערט אַרויסגעלאָזט פּערפּענדיקולאַר צו דער ייבערפלאַך פֿון דעם טשיפּ, מיט אַ קייַלעכדיקן און סימעטרישן שטראַל (דיווערדזשענס ווינקל <15°). עס אינטעגרירט אַ פֿאַרטיילטן בראַג רעפֿלעקטאָר (DBR), וואָס עלימינירט די נויט פֿאַר אַן עקסטערנעם רעפֿלעקטאָר. עס ווערט ברייט גענוצט אין 3D סענסינג (אַזאַ ווי מאָביל טעלעפֿאָן פּנים דערקענונג), קורץ-רייכווייט אָפּטישע קאָמוניקאַציע (דאַטן צענטערס), און LiDAR.

3. קוואַנטום קאַסקאַדע לייזער (QCL)

באַזירט אויף דעם קאַסקאַדע טראַנזישאַן פון עלעקטראָנען צווישן קוואַנטום קוואלן, דעקט די כוואַליע לענג דעם מיטל-ביז-ווייט-אינפֿראַרויט קייט (3-30 מיקראָמעטער), אָן די נויט פֿאַר פּאָפּולאַציע ינווערסיע. פאָטאָנען ווערן דזשענערירט דורך אינטערסובּאַנד טראַנזישאַנז און ווערן אָפט געניצט אין אַפּליקאַציעס ווי גאַז סענסינג (אַזאַ ווי CO₂ דעטעקציע), טעראַהערץ ימאַגינג, און סביבה מאָניטאָרינג.

4. טונאַבאַל לייזער

דער טונאַבאַל לאַזער'ס עקסטערנאַל קאַוואַטי פּלאַן (גריטינג/פּריזמע/MEMS שפּיגל) קען דערגרייכן אַ כוואַליע-לענג טונינג קייט פון ±50 נם, מיט אַ שמאָלער ליניע-ברייט (<100 kHz) און אַ הויך זייט-מאָדע אָפּוואַרף פאַרהעלטעניש (>50 dB). עס ווערט אָפט געניצט אין אַפּליקאַציעס ווי דענסע כוואַליע-לענג דיוויזשאַן מולטיפּלעקסינג (DWDM) קאָמוניקאַציע, ספּעקטראַל אַנאַליז, און ביאָמעדיקאַל ימאַגינג. האַלב-קאָנדוקטאָר לייזערס ווערן וויידלי געניצט אין קאָמוניקאַציע לאַזער דעוויסעס, דיגיטאַל לאַזער סטאָרידזש דעוויסעס, לאַזער פּראַסעסינג ויסריכט, לאַזער מאַרקינג און פּאַקקאַגינג ויסריכט, לאַזער טיפּסעטטינג און דרוקן, לאַזער מעדיציניש ויסריכט, לאַזער דיסטאַנס און קאָלימאַטיאָן דעטעקציע ינסטראַמאַנץ, לאַזער ינסטראַמאַנץ און ויסריכט פֿאַר פאַרווייַלונג און בילדונג, לאַזער קאַמפּאָונאַנץ און טיילן, עטק. זיי געהערן צו די האַרץ קאַמפּאָונאַנץ פון די לאַזער אינדוסטריע. רעכט צו זיין ברייט קייט פון אַפּלאַקיישאַנז, עס זענען פילע בראַנדז און מאַנופאַקטורערס פון לייזערס. ווען איר מאַכט אַ ברירה, זאָל עס זיין באַזירט אויף ספּעציפֿישע באדערפענישן און אַפּלאַקיישאַן פעלדער. פאַרשידענע מאַנופאַקטורערס האָבן פאַרשידענע אַפּלאַקיישאַנז אין פאַרשידענע פעלדער, און די סעלעקציע פון ​​מאַנופאַקטורערס און לייזערס זאָל זיין געמאכט לויט די פאַקטיש אַפּלאַקיישאַן פעלד פון די פּראָיעקט.