Лазерные диоды
Открытие полупроводникового лазерного светодиода справедливо является одним из самых лучших достижений в сфере физики 2-й половины прошлого столетия.
Свободные подготовки русских и североамериканских экспертов в сфере зрительного излучения твердотельных элементов, произведенные не менее полвека назад, сегодня демонстрируют собственную результативность в бытовой, индустриальной и боевой области.
В отличии от светоизлучающих диодов, работа которых базируется на неожиданном излучении фотонов, лазерные диоды имеют не менее трудный принцип работы и конструкцию кристалла.
Чтобы осознать, откуда возникают фотоны, разберем процесс рекомбинации (пропадания пары свободных обладателей – электрона и дырки).
При подаче непосредственного усилия к p-n проходу светодиода появляется инжекция, т.е. сильное повышение концентрации неравновесных обладателей.
В ходе инжекции, передвигающиеся на встречу друг дружке, электроны и дырки рекомбинируют, подчеркивая энергию в качестве частички – фотона и квазичастицы – фонона. Так происходит неожиданное распространение, отмечаемое в светодиодах.
В истории с лазерным светодиодом вместо неожиданного нужно включить механизм принужденного излучения фотонов с одинаковыми параметрами. Для этого из кристалла создают зрительный мембрана, минуя через который, фотон с данной частотой заставляет рекомбинировать электронные обладатели, что содействует возникновению свежих фотонов той же поляризации и фазы. Их называют когерентными.
При этом лазерная генерация вероятна в случае присутствия слишком огромного числа электронных обладателей на высшем энергетическом уровне, опорожненных в итоге инжекции. Для этого применяют поток накачки такой силы, что бы вызвать инверсию электронных населенностей.
Под этим феноменом предполагают положение, в котором высокий уровень значительно больше заселен электронами, чем нижний.
В итоге стимулируется распространение когерентных фотонов. Дальше такие фотоны неоднократно отражаются от граней зрительного резонатора, инициируя старт позитивной обратной связи. Это явление носит обвальный характер, в итоге которого появляется лазерный поток.
Так что, образование любого зрительного генератора, и в том числе лазерного светодиода, требует проведения 2-ух требований: содержание когерентных фотонов; организация позитивной зрительной обратной связи (ПООС). Чтобы развернутый поток не разбегался из-за дифракции, электроприбор располагают составляющей линзой. Вид утверждаемой линзы находится в зависимости от вида лазера.
За долгое время формирования устройство лазерного светодиода претерпело большое количество перемен. Его система улучшалась, почти во всем благодаря возникновению технологичного оснащения.
Высшая пунктуальность легирования и шлифовки полупроводникового кристалла, и образование гетероструктурной модификации – причины, которые снабдили большой показатель отображения на границе «кристалл-воздух» и развитие когерентного излучения. Первый лазерный светодиод (светодиод с гомоструктурой) имел 1 p-n переход и мог работать только в пульсирующем режиме из-за оперативного перегрева кристалла.
Он имеет только знаменательное значение и не используется на деле. Не менее действенным оказался лазерный светодиод с двойной гетероструктурой (светодиод ДГС).
Его микролит сделан на базе 2-ух гетероструктур. Любая гетероструктура – это источник (арсенид галлия и арсенид алюминия-галлия) с маленькой длиной запретной зоны, который находится между пластами с большей длиной запретной зоны.
Превосходство лазерного светодиода ДГС заключается в значительном повышении концентрации разнополярных обладателей в узком покрове, что существенно форсирует выражение позитивной обратной связи.
Кроме того отображение фотонов от гетеропереходов проводит к понижению их концентрации в сфере невысокого увеличения, следовательно, улучшает результативность всего устройства. Лазерный светодиод с фотонными ямами организован по принципу светодиода ДГС, а с не менее узкой серьезной зоной.
Это значит, что простые частички, попадая в такую вероятную яму, начинают идти в одной плоскости. Эффект квантования в этом случае сменяет возможный барьер и служит генератором излучения.
Недостающая результативность удержания светового потока в светодиодах ДГС привела к образованию гетероструктурного лазера с поэтапным удержанием. В данной модели микролит специально накрывается слоем источника с каждой из сторон. Невзирая на больший показатель преломления этих оболочек, они смело задерживают частички, выступая в качестве световода.
Система SCH занимает первую позицию в изготовлении диодных лазеров. Лазерный светодиод с расчисленной обратной связью (Вырастал) считается частью зрительного оснащения в области возведения телекоммуникационных систем.
Вырастал лазера считается константой, что добивается маршрутом нанесения поперечной насечки на проводник в сфере p-n-перехода. Зарубка играет функцию отклоняющей сетки, этим самым отдавая в мембрана фотоны лишь с одной (данной) шириной волны.
Эти когерентные фотоны и принимают участие в усилении. Поверхностно-излучающий лазерный светодиод с отвесным резонатором либо вертикально-излучающий луч.
В базе системы VCSEL находится способ применения отвесных оптических микрорезонаторов с зеркалами, и достижения способа ДГС и фотонной ямы.
Превосходство технологии VCSEL заключается в температурной и радиоактивной устойчивости, в возможности массового изготовления кристаллов и их испытания прямо в стадии производства. Версией VCSEL считается Завивал с внутренним резонатором (англ. – VECSEL).
Оба лазерных светодиода позиционируются как аппараты большого быстродействия с перспективой снабжения передачи данных в будущем на скорости до 25 Гбит/с через волоконно-оптическую зависимость.
Пропаганда лазерных диодов заставляла изготовителей без помощи других проектировать свежие виды корпусов. С учетом их своеобразного предназначения компании производили все новые и свежие виды обороны и остывания кристалла, что привело к неимению унификации.
Сейчас нет интернациональных эталонов, регламентирующих каркаса лазерных диодов. Стараясь навести порядок, большие изготовители заключают между собой контракт об унификации корпусов. 1750nm laser diode и все об этом ищите на сайте fb-laser.com.
Но перед утилитарным использованием незнакомого лазерного светодиода всегда необходимо детализировать предназначение выводов и ширину волны излучения, несмотря на знакомый вид каркаса.