НАПІВПРОВІДНИКОВІ ЛАЗЕРИ

Напівпровідниковий лазер (оптичний квантовий генератор) – це випромінювальний напівпровідниковий прилад, який перетворює електричну енергію або енергію некогерентного випромінювання в енергію когерентного випромінювання.

У напівпровідникових лазерах випромінювання, як і у світлодіодів здійснюється рекомбінацією електронів і дірок. Однак ця рекомбінація є не спонтанною, а вимушеною (стимульованою).

Для формування когерентного випромінювання потрібно створити енергетичний стан з інверсною заселеністю (верхні енергетичні рівні заповнені більше, ніж нижні).Середовище, в якому підтримується такий стан називається активним середовищем. В напівпровідникових лазерах для створення такого середовища n-p- перехід вмикають в прямому напрямку. Чим більший струм проходить через n-p- перехід, тим з більшим запасом виконується умова створення активного середовища.

Потрібно також створити умови для внутрішнього підсилення випромінювання, коли створення фотонів за рахунок вимушеного випромінювання переважає втрати випромінювання на поглинання а розсіювання. Таке підсилення оптичного випромінювання, яке ґрунтується на використанні вимушеної рекомбінації, називають лазерним підсилюванням.

Для реалізації лазерного підсилення потрібно забезпечити проходження кожного кванта світла в площині n-p- переходу декілька разів. Для цього в лазерах формують оптичні резонатори, що складаються з двох дзеркал. Для виведення випромінювання дзеркала роблять прозорими.

В напівпровідникових лазерах дві протилежні грані монокристалу роблять строго паралельними і ретельно полірують. Після багаторазового відбиття від полірованих торців n-p- переходу світло виходить з напівпровідника. Кванти світла, які рухаються строго перпендикулярно до торців кристалу, можуть багато разів пройти через активну область з інверсною заселеністю і тим самим створити велику лавину світла.

Рис. 5.29 Будова напівпровідникового лазера:

1 – поліровані поверхні кристалу напівпровідника;

2 – верхній електрод; 3 – область з електропровідністю p- типу; 4 – активна область з інверсною заселеністю; 5 - область з електропровідністю n -типу; 6 – нижній електрод; 7 – випромінювання.

Для виготовлення напівпровідникових лазерів використовують арсенід галію, арсенід-фосфід галію, арсенід індію, фосфід індію. Типовий лазер виготовляють у формі прямокутного паралелепіпеда (рис. 5.29.). ККД напівпровідникового лазера досягає 70 %.

Лазерне випромінювання високохроматичне – це високоякісна форма енергії. Лазерні генератори широко використовують в системах обробки та передачі інформації, в інформаційно-вимірювальних системах, лініях оптоелектронного зв'язку, технологічній електроніці, медицині.

Поиск по сайту: