Оптоэлектрондук технологиянын тез өнүгүшү менен жарым өткөргүч лазерлер жогорку эффективдүүлүгү, компакт өлчөмү жана модуляциянын жеңилдиги аркасында телекоммуникация, медицина, өнөр жайлык кайра иштетүү жана LiDAR сыяктуу ар кандай тармактарда кеңири колдонула баштады. Бул технологиянын өзөгүндө абсолюттук маанилүү ролду ойноочу каражаттар жатат. катары кызмат кылат"энергия булагы”лазерди аныктоочу стимулданган эмиссияга жана лазердин пайда болушуна мүмкүндүк берет'нын аткаруу, толкун узундугу жана колдонуу потенциалы.
1. Gain Medium деген эмне?
Аты айтып тургандай, пайда чөйрөсү оптикалык күчөтүүнү камсыз кылган материал болуп саналат. Сырткы энергия булактары (мисалы, электрдик инъекция же оптикалык насос сыяктуу) дүүлүккөндө, ал стимулданган эмиссия механизми аркылуу түшкөн жарыкты күчөтүп, лазердин чыгышына алып келет.
Жарым өткөргүч лазерлерде күч берүүчү чөйрө, адатта, PN түйүнүндөгү активдүү аймактан турат, анын материалдык курамы, түзүмү жана допинг ыкмалары босого ток, эмиссия толкун узундугу, эффективдүүлүк жана жылуулук мүнөздөмөлөрү сыяктуу негизги параметрлерге түздөн-түз таасир этет.
2. Жарым өткөргүч лазердеги жалпы пайда материалдары
III-V кошунду жарым өткөргүчтөр эң көп колдонулган пайда материалдары болуп саналат. Типтүү мисалдарга төмөнкүлөр кирет:
①GaAs (галий арсениди)
850-де чыгаруучу лазерлер үчүн ылайыктуу–980 нм диапазону, оптикалык байланышта жана лазердик басып чыгарууда кеңири колдонулат.
②InP (Индий Фосфиди)
1,3 µm жана 1,55 µm тилкелеринде эмиссия үчүн колдонулат, була-оптикалык байланыш үчүн абдан маанилүү.
③InGaAsP / AlGaAs / InGaN
Алардын композициялары ар кандай толкун узундуктарына жетүү үчүн жөндөлүшү мүмкүн, бул тууралануучу толкун узундуктагы лазердик конструкциялардын негизин түзөт.
Бул материалдар, адатта, түздөн-түз тилкелүү структураларды камтыйт, бул аларды фотондук эмиссия менен электрон-тешик рекомбинациялоодо жогорку эффективдүү кылат, жарым өткөргүч лазердик чөйрөдө колдонуу үчүн идеалдуу.
3. Пайда түзүмдөрүнүн эволюциясы
Жасаруу технологиялары өнүккөн сайын, жарым өткөргүч лазерлердеги пайда түзүмдөрү алгачкы гомо түйүндөрдөн гетероондуктарга, андан ары өркүндөтүлгөн кванттык скважина жана кванттык чекит конфигурацияларына чейин өзгөрдү.
①Гетерекомплекстин пайда ортосу
Жарым өткөргүч материалдарды түрдүү тилкелер менен айкалыштыруу менен, алып жүрүүчүлөрдү жана фотондорду белгиленген аймактарда эффективдүү чектөөгө, пайданын эффективдүүлүгүн жогорулатууга жана босого токту азайтууга болот.
②Кванттык скважиналардын структуралары
Активдүү аймактын калыңдыгын нанометрдик масштабга чейин азайтуу менен электрондор эки өлчөм менен чектелип, радиациялык рекомбинациянын натыйжалуулугун олуттуу жогорулатат. Бул төмөнкү босого агымдары жана жакшы жылуулук туруктуулугу менен лазердин натыйжасы.
③Кванттык чекит структуралары
Өзүн-өзү монтаждоо ыкмаларын колдонуу менен нөл өлчөмдүү наноструктуралар түзүлүп, энергиянын кескин бөлүштүрүлүшүн камсыз кылат. Бул структуралар жакшыртылган пайда мүнөздөмөлөрүн жана толкун узундугунун туруктуулугун сунуштайт, бул аларды кийинки муундагы жогорку натыйжалуу жарым өткөргүч лазерлер үчүн изилдөө очогуна айлантат.
4. Пайда ортосу эмнени аныктайт?
①Эмиссия толкун узундугу
Материалдын диапазону лазерди аныктайт'с толкун узундугу. Мисалы, InGaAs жакын инфракызыл лазерлер үчүн ылайыктуу, ал эми InGaN көк же кызгылт көк лазер үчүн колдонулат.
②Натыйжалуулук жана күч
Алуучу мобилдүүлүк жана радиациялык эмес рекомбинация ылдамдыгы оптикалык-электрдик конверсиянын эффективдүүлүгүнө таасир этет.
③Жылуулук аткаруу
Ар кандай материалдар температуранын өзгөрүшүнө ар кандай жолдор менен жооп берип, өнөр жай жана аскердик чөйрөдө лазердин ишенимдүүлүгүнө таасир этет.
④Модуляциялык жооп
Пайдалуу чөйрө лазерге таасир этет'жогорку ылдамдыктагы байланыш колдонмолорунда маанилүү болгон жооп ылдамдыгы.
5. Корутунду
Жарым өткөргүч лазерлердин комплекстүү түзүлүшүндө пайда чөйрөсү чындап эле анын "жүрөгү" болуп саналат.—лазерди жаратуу үчүн гана эмес, анын иштөө мөөнөтүнө, туруктуулугуна жана колдонуу сценарийлерине да таасир этет. Материалды тандоодон структуралык дизайнга чейин, макроскопиялык аткаруудан микроскопиялык механизмдерге чейин, кирешелүү чөйрөдөгү ар бир жетишкендик лазердик технологияны көбүрөөк өндүрүмдүүлүккө, кеңири колдонууга жана тереңирээк изилдөөгө алып барат.
Материал таануу жана нано-фабрика технологиясындагы тынымсыз жетишкендиктер менен келечектеги пайда ортосу жогорку жарыктуулукту, кененирээк толкун узундугун жана акылдуу лазердик чечимдерди алып келет деп күтүлүүдө.—илим, өндүрүш жана коом үчүн көбүрөөк мүмкүнчүлүктөрдү ачуу.
Посттун убактысы: 17-июль-2025