Өткізгіш лазер: құрылғының түрлері, жұмыс принципі, пайдалану

Өткізгіш лазер ынталандырылған эмиссиясы арқылы оптикалық күшейтудi ауданында бос заряд тасымалдаушылардың жоғары концентрациясында кванттық энергия деңгейлері арасындағы көшу кезінде құрылды, онда жартылай өткізгіш Белсенді орта, негізделген кванттық генераторлар болып табылады.

Жартылай өткізгіш лазер: жұмыс істеу принципі

Әдетте, валенттік деңгейде орналасқан электрондардың көпшілігі. энергетикалық тобы алшақтықты, жартылай өткізгішті асатын тәсіл фотон энергиясын барысында электрондар оның төменгі шетіне байыту, еркін аймағына жылжыту, қозу мемлекет енеді, және тыйым аймағына бұзып. Сонымен қатар, оның жоғарғы шекарасына көтеріліп валентті деңгейде қалыптастырылған тесік. еркін аймағында электрондар фотондар түрінде, алшақтық аймағының энергиясына тең энергия радиациялық, тесігі бар ағынының. Рекомбинация жеткілікті энергия деңгейімен фотонды жақсартылған болады. Сандық сипаттамасы Ферми бөлу функциясы сәйкес келеді.

құрал

жартылай өткізгіш лазер құрылғы болып табылады лазерлі диод өткізгіш жартылай өткізгіш P- және N-түрімен байланыс нүктесі - ауданы P-N-өтпелі энергетикалық электрондар мен тесіктер сорып. Сонымен қатар, сәулелік аймақтарында өткелдер негізделген жарық және кванттық каскадты лазерлердің фотонды, сіңіру арқылы қалыптасады, ол оптикалық энергия кірісі бар өткізгіш лазер бар.

құрылым

Мыналар секiлдi өткізгіш лазер және басқа оптикалық-электронды құрылғылар пайдаланылатын типтік қосылыстар:

• арсенид галлий;
• фосфида галлий;
• галлий нитриді;
• индий фосфиті;
• арсенид галлий немесе Үндістан;
• галлий алюминий арсенида;
• галлий-индий-галлий нитрид;
• фосфиды, галий индий.

толқын ұзындығы

Бұл қосылыстар - тікелей-алшақтық жартылай. Indirect- (кремний) жеткілікті күші және тиімділікпен жарықты шығармайды. Толқын ұзындығы радиация диодты Лазерді Атап қосылыстар тобы алшақтықты тәсілдері фотон энергиясын энергия байланысты. 3- және 4-компонент жартылай өткізгіш энергетикалық тобы алшақтық үздіксіз кең ауқымды астам отыруы мүмкін қосылыстар. Мысалы, алюминий мазмұны (х өсуі) арттыру энергетикалық аймағының ені ұлғайту әсері бар, жағдай AlGaAs кезде = Әл Ga _{1-X X.}

Ең көп таралған өткізгіш лазер спектрін жақын инфрақызыл бөлігінде жұмыс, ал кейбір (галлий нитрид) түстері көк немесе күлгін қызыл (галлий индий фосфиті), шығаратын. Орташа инфрақызыл жартылай өткізгіш лазер (қорғасын селенидов) және кванттық каскадты лазерлер.

органикалық жартылай

Жоғарыда бейорганикалық қосылыстардың Сонымен қатар қолданылады және органикалық мүмкін. Тиісті технологияларды дамыту бойынша әлі, бірақ оның дамуы айтарлықтай лазерлердің өндіру құнын төмендету уәде. Әзірге, оптикалық энергетикалық енгізу және өнімділігі жоғары электр сорғы ғана дамыған органикалық лазерлер әлі қол жеткізілген жоқ.

түрлері

түрлі параметрлерін және қолдану құны өткізгіш лазер көптеген бойынша.

Шағын Лазерлік диодтың электр бірнеше жүзден бес жүз милливатт ауытқиды жоғары сапалы механикалық сәуле сәулесін шығарады. Лазерлік диодтың чип шағын кеңістікте шектелген сәулелену, өйткені, волноводе ретінде қызмет етеді жұқа тікбұрышты пластина болып табылады. Crystal үлкен ауданының PN-ауысуды құру екі жағынан легирленген. Қалам интерферометр - сүргіленген ұшы Фабри оптикалық резонатор жасау. Фотон сәуле артады, және ұрпақ басталады тудыруы қуысының арқылы өтетін. Олар лазерлік меңзер, CD- және DVD-ойнатқышы, сондай-ақ ТОБЖ пайдаланылады.

Қысқа сигналдарын қалыптастыру сыртқы қуысының төмен қуатты лазер және қатты лазерлер оқиғаларды синхрондау мүмкін.

усилительной ортаны құрамы көп лазерлік-резонатор рөл атқарады Лазерлік диодтың, тұратын сыртқы қуысына өткізгіш лазер. толқын ұзындығы өзгерту және тар эмиссия жолағын бар қабілетті.

Инъекцияға лазерлер, кең диапазонында сәулелену жартылай өткізгіш облысы бірнеше Ватт төмен сапалы арқалық қуатын өндіре алады. Бұл қос heterojunction қалыптастыру, P- және N-қабаты арасында орналасқан жұқа белсенді қабатының тұрады. жанынан бағытта жарық бостандығынан айыру механизмі жоғары сәулелі эллиптичности және қолайсыз жоғары шек токтарының әкеледі, ол жоқ.

ватт ондаған посредственной сапалы билік сәулесін өндіруге қабілетті диодтар, кең жолақты, жиым тұратын Қуатты диод массивтер.

диодтың Қуатты екі өлшемді массивтер ватт жүздеген мың бір қуатын өндіре алады.

табаққа перпендикуляр бірнеше мВт жеңіл шығару сапасын сәулелену шығаратын Surface шығаратын лазерлер (VCSEL). резонатор айна радиациялық бетінде дин ¼ түрлі бар толқында қабаттарының түрінде қолданылады сыну көрсеткіштерінің. бір чипте жаппай өндіріс мүмкіндігін ашады, ол бірнеше жүз лазерлер жасалуы мүмкін.

C VECSEL оптикалық энергетикалық кірісін және режимін кілттелуіне бірнеше ватт жақсы сапалы билік генерациялайтын Луч қабілетті сыртқы резонатор лазер.

(Межзонными айырмашылығы) жолақтардағы өткелдер негізделген жұмыс жартылай өткізгіш лазер кванттық каскады түрі. Бұл құрылғылар кейде терагерцовой диапазонында, инфрақызыл спектрін орта облысында шығаратын. Олар газ анализаторлары, мысалы, пайдаланылады.

Жартылай өткізгіш лазерлер: өтініш және негізгі аспектілері

жоғары электр орташа кернеу кезінде сорып жоғары қуатты диодты лазерлер энергетикалық жеткізу жоғары тиімді құралы ретінде пайдаланылады қатты лазер.

Өткізгіш лазер спектрін көрінетін, жақын инфрақызыл және инфрақызыл орта бөлігін қамтиды жиілік үлкен диапазонда жұмыс істей алады. Сондай-ақ, izducheniya жиілігін өзгерту үшін құрылған құрылғылар.

Лазер диодтарынан тез талшықты-оптикалық байланыс желілері таратқыштар қолданылады оптикалық күші ауысу және модуляция болады.

Бұл сипаттамалары өткізгіш лазер технологиялық Мазер ең маңызды түрі болып табылады жасады. Олар пайдаланылады:

• а телеметрия датчиктер, пирометр, оптикалық төмендеу кезінде биіктік өлшегіштің, Қашықтық өлшеуіш, көрікті, голография;
• талшықты-оптикалық тарату жүйелері мен деректер сақтау, келісілген байланыс жүйелері;
• лазерлік принтерлер, бейнепроекторлар, көрсеткіштер, штрих-код сканер, сурет сканер, CD-ойыншылар (DVD, CD, Blu-Ray);
• қауіпсіздік жүйелерін, кванттық криптографияның, автоматтандыру, көрсеткіштердің;
• оптикалық метрология және спектроскопия;
• хирургиясы, стоматология, косметология, терапия;
• су тазарту, материалдық өңдеу, қатты лазер, өнеркәсіптік, сұрыптау химиялық реакциялардың бақылау, өндірістік техниканы, тұтану жүйелер мен әуе қорғаныс жүйелерін сорғы.

импульстік шығу

Ең жартылай өткізгіш лазер үздіксіз сәулесін жасайды. Байланысты өткізгіштігінің деңгейде электрондардың қысқа резиденциясы уақыт олар Q-қосулы сигналдарын қалыптастыру үшін өте қолайлы емес, бірақ жұмыс квази-үздіксіз режимі айтарлықтай кванттық генератор қуатын арттыруға болады. Сонымен қатар, өткізгіш лазер ультрақысқа серпін режимінде-құлыптаулы немесе пайда коммутация генерациялау үшін пайдаланылуы мүмкін. Әдетте шығыс қуаты гигагерца ондаған жиілігі пикосекундной серпін бар өлшенеді VECSEL-оптикалық толтырмасы лазерлердің қоспағанда бірнеше мВт шектеледі орташа қуаты қысқа импульсінің.

Модуляция және тұрақтандыру

өткізгіш лазер өткізгіштігінің қысқа тұруға электрон артықшылығы VCSEL-лазерлер 10 ГГц-ден жоғары болуы жоғары жиілікті модуляция қабілеті болып табылады. Бұл оптикалық деректерді беру, спектроскопия лазерлік тұрақтандыру қолданылған.