Prensip fonksyònman an ak prensipal kalite yolazè semi-kondiktè
SemikondiktèDyòd lazè, ak gwo efikasite yo, miniaturizasyon yo ak divèsite longèdonn yo, yo lajman itilize kòm konpozan debaz nan teknoloji optoelektwonik nan domèn tankou kominikasyon, swen medikal ak pwosesis endistriyèl. Atik sa a prezante plis prensip fonksyònman ak kalite lazè semi-kondiktè yo, ki pratik pou referans seleksyon majorite chèchè optoelektwonik yo.
1. Prensip ki emèt limyè nan lazè semi-kondiktè yo
Prensip liminesans lazè semi-kondiktè yo baze sou estrikti bann, tranzisyon elektwonik ak emisyon stimulé materyèl semi-kondiktè yo. Materyèl semi-kondiktè yo se yon kalite materyèl ki gen yon espas bann, ki gen ladan yon bann valans ak yon bann kondiksyon. Lè materyèl la nan eta fondamantal la, elektwon yo ranpli bann valans lan pandan ke pa gen okenn elektwon nan bann kondiksyon an. Lè yo aplike yon sèten chan elektrik ekstènman oswa yo enjekte yon kouran, kèk elektwon pral fè tranzisyon soti nan bann valans lan nan bann kondiksyon an, pou fòme pè elektwon-twou. Pandan pwosesis liberasyon enèji a, lè pè elektwon-twou sa yo stimulé pa mond ekstèn lan, foton, sa vle di lazè, pral pwodui.
2. Metòd eksitasyon lazè semi-kondiktè yo
Gen twa metòd eksitasyon prensipal pou lazè semi-kondiktè, sètadi kalite enjeksyon elektrik, kalite ponp optik ak kalite eksitasyon gwo bout bwa elektwon enèji.
Lazè semi-kondiktè ki enjekte elektrikman: Anjeneral, yo se dyòd jonksyon sifas semi-kondiktè ki fèt ak materyèl tankou galyòm arseniur (GaAs), kadmiyòm silfid (CdS), endyòm fosfid (InP), ak zenk silfid (ZnS). Yo eksite lè yo enjekte kouran sou polarizasyon dirèk la, sa ki jenere emisyon estimile nan rejyon plan jonksyon an.
Lazè semi-kondiktè ponpe optikman: Anjeneral, yo itilize kristal sèl semi-kondiktè tip N oswa tip P (tankou GaAS, InAs, InSb, elatriye) kòm sibstans k ap travay la, epilazèemèt pa lòt lazè yo itilize kòm eksitasyon ponpe optikman an.
Lazè semi-kondiktè ki eksite pa gwo bout bwa elektwon ki gen anpil enèji: Anjeneral, yo itilize tou kristal sèl semi-kondiktè tip N oswa tip P (tankou PbS, CdS, ZhO, elatriye) kòm sibstans k ap travay epi yo eksite lè yo enjekte yon gwo bout bwa elektwon ki gen anpil enèji soti deyò. Pami aparèy lazè semi-kondiktè yo, youn ki gen pi bon pèfòmans ak aplikasyon ki pi laj se lazè dyòd GaAs ki enjekte elektrikman ak yon doub eterostrikti.
3. Kalite prensipal lazè semi-kondiktè yo
Rejyon aktif yon lazè semi-kondiktè se zòn santral pou jenerasyon ak anplifikasyon foton, epi epesè li se sèlman kèk mikwomèt. Estrikti gid vag entèn yo itilize pou limite difizyon lateral foton yo epi amelyore dansite enèji (tankou gid vag krèt ak eterojonksyon antere). Lazè a adopte yon konsepsyon disipatè chalè epi li chwazi materyèl ki gen gwo konduktivite tèmik (tankou alyaj kwiv-tengstèn) pou yon disipasyon chalè rapid, sa ki ka anpeche derive longèdonn ki koze pa surchof. Selon estrikti yo ak senaryo aplikasyon yo, lazè semi-kondiktè yo ka klase nan kat kategori sa yo:
Lazè ki emèt kwen (EEL)
Lazè a soti nan sifas fann ki sou bò chip la, li fòme yon tach eliptik (ak yon ang divèjans apeprè 30° × 10°). Longèdonn tipik yo enkli 808nm (pou ponpe), 980 nm (pou kominikasyon), ak 1550 nm (pou kominikasyon fib). Li lajman itilize nan koupe endistriyèl gwo puisans, sous ponpe lazè fib, ak rezo prensipal kominikasyon optik.
2. Lazè ki emèt limyè sou sifas kavite vètikal (VCSEL)
Lazè a emèt pèpandikilèman ak sifas chip la, avèk yon reyon sikilè ak simetrik (Ang divèjans <15°). Li entegre yon reflektè Bragg distribye (DBR), sa ki elimine nesesite pou yon reflektè ekstèn. Li lajman itilize nan deteksyon 3D (tankou rekonesans figi telefòn mobil), kominikasyon optik kout distans (sant done), ak LiDAR.
3. Lazè kaskad kwantik (QCL)
Baze sou tranzisyon kaskad elektwon ant pi kwantik yo, longèdonn lan kouvri seri enfrawouj mitan-a-byen lwen (3-30 μm), san nesesite pou envèsyon popilasyon. Foton yo pwodui atravè tranzisyon entè-subband epi yo souvan itilize nan aplikasyon tankou deteksyon gaz (tankou deteksyon CO₂), imaj terahertz, ak siveyans anviwònman.
4. Lazè reglabl
Konsepsyon kavite ekstèn lazè reglabl la (griyaj/prism/miwa MEMS) ka reyalize yon seri reglaj longèdonn ±50 nm, ak yon lajè liy etwat (<100 kHz) ak yon rapò rejè mòd lateral ki wo (>50 dB). Li souvan itilize nan aplikasyon tankou kominikasyon miltiplexaj divizyon longèdonn dans (DWDM), analiz espektral, ak imaj byomedikal. Lazè semi-kondiktè yo lajman itilize nan aparèy lazè kominikasyon, aparèy depo lazè dijital, ekipman pwosesis lazè, ekipman make ak anbalaj lazè, konpozisyon ak enprime lazè, ekipman medikal lazè, enstriman deteksyon distans ak kolimasyon lazè, enstriman ak ekipman lazè pou amizman ak edikasyon, konpozan ak pyès lazè, elatriye. Yo fè pati konpozan prensipal endistri lazè a. Akòz pakèt aplikasyon li yo, gen anpil mak ak manifaktirè lazè. Lè w ap fè yon chwa, li ta dwe baze sou bezwen espesifik ak jaden aplikasyon. Diferan manifaktirè yo gen diferan aplikasyon nan divès domèn, epi seleksyon manifaktirè ak lazè yo ta dwe fèt dapre jaden aplikasyon aktyèl pwojè a.
Dat piblikasyon: 5 novanm 2025