mit jelent a lézerdióda?
A LASER egyfajta fényforrás, amelyet az 1960-as években találtak ki. A LASER a&rövidítése; a fényerősítés stimulált emissziója" angolul. Sokféle lézer létezik, amelyek nagyak néhány futballpályára, és kicsiek egy rizs- vagy sószemre. A gázlézerben hélium-neon lézer és argon lézer található; A szilárdtest lézerben rubin lézer található; A félvezető lézerek lézerdiódákkal rendelkeznek, például CD-lejátszókban, DVD-lejátszókban és CD-ROM-okban. Mindegyik lézernek megvan a maga egyedi módszere a lézerfény előállítására. A lézereknek sok tulajdonságuk van: először is, a lézerek monokróm vagy egyfrekvenciásak. lézerek, amelyek ugyanabban az időben különböző frekvenciákat képesek létrehozni, de ezeket a lézereket elkülönítik és külön használják. Másodszor, a lézerek koherens fények. A koherens fény jellemzője, hogy minden fényhulláma szinkronban van, és az egész nyaláb olyan, mint egy" hullámvonat". Ismét a lézer nagyon koncentrált, ami azt jelenti, hogy hosszú utat kell megtennie, mielőtt szétszóródhat vagy konvergálhat.
A félvezető eszközök stimulált emisszióját a PN csomópont beinjektálásával valósítják meg. A félvezető eszközök jellemzői: kis térfogat, egyszerű felépítés, nagy hatékonyság és közvetlen moduláció, de a kimenő teljesítmény, a monokróm és az irány nem olyan jó, mint más lézereknél.
A stimulált emisszió három alkotóeleme: lézeranyag, részecskeszám-inverzió eloszlás és rezonáns üreg. Csak közvetlen sávhézagú félvezető anyagok készíthetnek lézerdiódát, beleértve Ⅴ - Ⅴ összetett félvezetőt (GaAs, InP stb.) És három jüanját, négyet jüan szilárd oldat (Ga1 xAlxAs, In1 - xGaxAs1 yPy stb.), Ⅳ - Ⅵ összetett szilárd oldat (Pb1 - xSnxTe stb.). Az egykristályos irány, vágás és polírozás után a PN csatlakozás egy bizonyos kristályon történik felület, például (001) diffúzióval, különféle epitaxiás módszerekkel vagy kémiai gőzleválasztási módszerekkel.
1962 őszén először fejlesztették ki a 77K alatti pulzáló impulzus homojunction GaAs lézerdiódáját. 1964-ben annak üzemi hőmérsékletét szobahőmérsékletre emelték. 1969-ben egyetlen heterojunction lézerdiódát készítettek, amely szobahőmérsékleten impulzusokat produkált. 1970-ben a ga1-xalxas / GaAs kettős heterojunction (DH) lézerdióda folyamatos munkája céljából. Azóta a lézerdióda gyorsan fejlődött. A Ga1-xAlxAs / GaAsDH lézerdióda várható élettartama több mint 105 órára nőtt 1975-ben. Az in1-xgaxas1-ypy / InP hosszú hullámhosszúságú DH lézerdióda szintén jelentős előrelépést tett, elősegítve ezzel az optikai szálas kommunikáció és más alkalmazások fejlődését. A Pb1 xSnxTe Ⅳ - Ⅵ klán anyagai is megjelentek, például távoli infravörös hullámhosszú lézerdióda.
A PN-csomópont irányában homogén csomó, egyetlen heteroszerkezet, kettős heterogenitás, illetve határ, nagy üreg és így tovább. A sávot a PN elágazási sík struktúrájában kell elvégezni (pl. Elektródsáv, lapos sáv, protonok sávsávba, rúdhorony hordozó, lépcsők, eltemetett vízszintes sáv, rúd, tömörítő rúd stb.); A rezonátor fabry-perot üreg, eloszlás visszacsatolás és Bragg reflexió formájában van. Különböző félvezető heteroszerkezetű rácsok eltérése esetén használja a tiltott sávban szélessége és a törésmutató különbsége szinte teljes egészében a vivőhatároló és az optikai korlátozó pn kereszteződésének függőleges irányába juthat. A csomópont irányával párhuzamosan található sávok egy szűk területre fókuszálhatják az áramot és nyereséget biztosíthatnak hullámvezető vagy törésmutató hullámvezető. Ezek a szerkezeti fejlesztések nagymértékben javították a lézerdióda teljesítményét.
A lézerdióda lényegében félvezető dióda, a pn csatlakozás szerint ugyanaz az anyag, felosztható homogén lézerdióda-csatlakozásra, egyszeres heterojunction (SH), kettős heterostruktúra (DH) és quantum well (GG # 39; ve) lézerre dióda. A kvantumkút lézerdióda előnye az alacsony küszöbáram és a magas kimeneti teljesítmény, amely a jelenlegi piaci alkalmazás fő terméke.
A lézerrel összehasonlítva a lézerdióda előnyei a nagy hatékonyság, a kis térfogat, a hosszú élettartam, de a kimeneti teljesítménye kicsi (jellemzően kevesebb, mint 2 mw), a lineáris, gyenge monokromatikussága, nagyon jó, korlátozottá teszi a kábel alkalmazását TV rendszer, nem képes többcsatornás, nagy teljesítményű analóg jeleket továbbítani. A kétirányú optikai vevő echo moduljában kvantumkút lézerdiódát használnak fényforrásként.
A lézerdióda felépítése
A lézerdióda felépítését és szimbólumát az 1. ábra mutatja.
A lézerdióda fizikai felépítése a fénykibocsátó diódacsatlakozásban fényréteget helyez el a félvezető aktivitása és a vége között, miután a polírozás részben visszaverő funkcióval rendelkezik, így optikai rezonátort alkot. Pozitív torzítás esetén a LED DE facto fényt sugároz az optikai üreghez, és kölcsönhatásba lépnek velük, ezáltal további egyetlen hullámhosszú fényt ösztönöz, amely az ilyen fény anyagához kapcsolódó fizikai kereszteződési tulajdonságokból származik.
A félvezető lézerdióda működési elve elméletileg megegyezik a gázlézerrel. Az 1. (b) ábra a lézerdióda szimbóluma. A lézerdiódát a számítógép optikai meghajtójában és az első osztályú nyomtatásban használják. a lézernyomtatóban található kis teljesítményű fotoelektromos eszközt széles körben használják.
Lézerdióda szerkezeti diagramok és szimbólumok
A lézerdióda egyszerű elve
A félvezetők fénykibocsátása általában a vivőanyag vegyületéből származik. Ha pozitív feszültségű félvezető PN csatlakozással adjuk hozzá, gyengítsük a pn elágazási akadályt, az elektronokat kényszerítve a PN injekció területéről a PN elágazási területével, a P területről a N csomópontra a PN elágazási terület után, a pn elágazás injekciója közelében nem egyensúlyi elektronok és lyukak történnek, amelyek vegyületet képeznek, ezáltal a lambda fotonok hullámhosszát bocsátják ki, képlete a következő:
Lambda=hc / Pl (1)
A képletben: h - Planck-állandó; C - a fény sebessége; Pl. - egy félvezető sávszélessége.
Ezt a jelenséget spontán sugárzásnak nevezzük az elektronok és a lyukak spontán rekombinációja miatt. Amikor a félvezetőn keresztüli spontán sugárzás által termelt fotonok, a közeli elektronikus lyuk beindulása után, motiválhatják a vegyületet, hogy új fotonokat hozzanak létre, a foton indukálta inspirálta a hordozóvegyületet, és egy új fotont stimulált sugárzásnak hívnak. Ha az injektálási áram elég nagy, akkor a vivőeloszlás, amely ellentétes a hőegyensúlyi állapottal, a részecskék számának fordítottja. Az aktív réteg hordozója nagyszámú inverzió esetén kis mennyiségű foton keletkezik a spontán sugárzás által, amelyet két harántirányú, visszacsapó reflexiós üregsugárzás, a pozitív visszacsatolás okozta frekvencia-szelektív rezonancia okoz, vagy van egy bizonyos frekvenciájú nyeresége. nagyobb, mint az elnyelési veszteség, a PN csomópontból származó koherens fény jó spektrális vonallal - lézerrel - bocsátható ki, ami a lézerdióda egyszerű elve.
A technológia fejlődésével a jelenleg használt félvezető lézerdióda összetett többrétegű felépítésű. A 2. ábra a japán sanyo vállalat vörös fényű félvezető lézerdiódájának felépítése. FIG. A 3. ábra egy kis teljesítményű lézercső metszet. Látható, hogy a lézerchip a hőelvezetéshez használt hűtőbordához van rögzítve. A PIN-fotodióda a csőülés alsó részéhez van rögzítve a lézerchip közelében. A 4. ábra a rendes lézerdióda megjelenésére az ábrán látható, a kis teljesítményű lézercsőnek három érintkezője van, ez azért van, mert a cső egy fotodiódát is be van zárva, működő áramot használnak a lézercső monitorozására.