Оптоэлектрондук технологиянын тездик менен өнүгүшү менен жарым өткөргүч лазерлер жогорку натыйжалуулугу, компакттуу өлчөмү жана модуляциянын оңойлугунан улам телекоммуникация, медицина, өнөр жайлык кайра иштетүү жана LiDAR сыяктуу ар кандай тармактарда кеңири колдонула баштады. Бул технологиянын өзөгүндө абдан маанилүү ролду ойногон күчөтүүчү чөйрө жатат. Ал..."энергия булагы"бул стимулдаштырылган эмиссияны жана лазердин пайда болушун камсыз кылат, лазерди аныктайт'анын иштеши, толкун узундугу жана колдонуу потенциалы.
1. Өсүш каражаты деген эмне?
Аты айтып тургандай, күчөтүүчү чөйрө - бул оптикалык күчөтүүнү камсыз кылган материал. Тышкы энергия булактары (мисалы, электрдик инъекция же оптикалык насостоо) менен дүүлүккөндө, ал түшкөн жарыкты стимулданган нурлануу механизми аркылуу күчөтөт, бул лазердик чыгарууга алып келет.
Жарым өткөргүч лазерлерде күчөтүүчү чөйрө, адатта, PN түйүнүндөгү активдүү аймактан турат, анын материалдык курамы, түзүлүшү жана легирлөө ыкмалары босогодогу ток, эмиссиянын толкун узундугу, натыйжалуулук жана жылуулук мүнөздөмөлөрү сыяктуу негизги параметрлерге түздөн-түз таасир этет.
2. Жарым өткөргүч лазерлердеги кеңири таралган күчөтүү материалдары
III-V кошулма жарым өткөргүчтөрү эң көп колдонулган күчөткүч материалдар болуп саналат. Типтүү мисалдарга төмөнкүлөр кирет:
①GaAs (Галлий арсениди)
850 диапазонундагы нур чыгаруучу лазерлер үчүн ылайыктуу–980 нм диапазону, оптикалык байланышта жана лазердик басып чыгарууда кеңири колдонулат.
②InP (Индий фосфиди)
1,3 мкм жана 1,55 мкм диапазондорундагы эмиссия үчүн колдонулат, бул була-оптикалык байланыш үчүн абдан маанилүү.
③InGaAsP / AlGaAs / InGaN
Алардын курамын ар кандай толкун узундуктарына жетүү үчүн тууралоого болот, бул жөнгө салынуучу толкун узундугундагы лазердик конструкциялардын негизин түзөт.
Бул материалдар, адатта, түз тилкелүү аралыктын түзүлүшүнө ээ, бул аларды фотон эмиссиясы менен электрондук-тешиги рекомбинациясында жогорку натыйжалуу кылат жана жарым өткөргүч лазердик күчөтүү чөйрөсүндө колдонуу үчүн идеалдуу.
3. Кыймылдуулук структураларынын эволюциясы
Жасоо технологиялары өнүккөн сайын, жарым өткөргүч лазерлердеги күчөтүү структуралары алгачкы гомоөткөрүлүүлөрдөн гетероөткөрүлүүлөргө, андан ары өнүккөн кванттык кудуктарга жана кванттык чекит конфигурацияларына чейин өнүккөн.
①Гетероөткөөл күчтөндүрүү ортосу
Жарым өткөргүч материалдарды ар кандай тилкелүү аралыктар менен айкалыштыруу менен, алып жүрүүчүлөрдү жана фотондорду белгиленген аймактарда натыйжалуу камтууга болот, бул күчөтүүнүн натыйжалуулугун жогорулатат жана босого тогун азайтат.
②Кванттык кудуктардын түзүлүштөрү
Активдүү аймактын калыңдыгын нанометрдик масштабга чейин азайтуу менен, электрондор эки өлчөмдө чектелип, нурлануучу рекомбинациянын натыйжалуулугун бир кыйла жогорулатат. Бул төмөнкү босого токторуна жана жакшыраак жылуулук туруктуулугуна ээ лазерлерге алып келет.
③Кванттык чекит структуралары
Өзүн-өзү чогултуу ыкмаларын колдонуу менен нөлдүк өлчөмдүү наноструктуралар түзүлөт, бул энергия деңгээлинин так бөлүштүрүлүшүн камсыз кылат. Бул структуралар күчөтүлгөн күчөтүү мүнөздөмөлөрүн жана толкун узундугунун туруктуулугун камсыз кылат, бул аларды кийинки муундагы жогорку өндүрүмдүү жарым өткөргүч лазерлер үчүн изилдөөнүн эң популярдуу жерине айлантат.
4. Күчөтүү чөйрөсү эмнени аныктайт?
①Эмиссиянын толкун узундугу
Материалдын тилке аралыгы лазерди аныктайт's толкун узундугу. Мисалы, InGaAs жакын инфракызыл лазерлер үчүн ылайыктуу, ал эми InGaN көк же кызгылт көк лазерлер үчүн колдонулат.
②Натыйжалуулук жана кубаттуулук
Алып жүрүүчүлөрдүн мобилдүүлүгү жана нурланбаган рекомбинация ылдамдыгы оптикалык-электрдик конвертациянын натыйжалуулугуна таасир этет.
③Жылуулук көрсөткүчтөрү
Ар кандай материалдар температуранын өзгөрүшүнө ар кандай жолдор менен жооп кайтарышат, бул өнөр жай жана аскердик чөйрөлөрдө лазердин ишенимдүүлүгүнө таасир этет.
④Модуляцияга жооп
Күчөткүч чөйрөсү лазерге таасир этет'жооп берүү ылдамдыгы, бул жогорку ылдамдыктагы байланыш колдонмолорунда абдан маанилүү.
5. Жыйынтык
Жарым өткөргүч лазерлердин татаал түзүлүшүндө күчөтүүчү чөйрө чындыгында анын "жүрөгү" болуп саналат.—лазерди түзүү үчүн гана эмес, анын иштөө мөөнөтүнө, туруктуулугуна жана колдонуу сценарийлерине таасир этүү үчүн да жооптуу. Материалды тандоодон баштап структуралык дизайнга чейин, макроскопиялык көрсөткүчтөрдөн тартып микроскопиялык механизмдерге чейин, күчөтүүчү чөйрөдөгү ар бир жетишкендик лазер технологиясын жогорку көрсөткүчтөргө, кеңири колдонмолорго жана тереңирээк изилдөөгө багыттайт.
Материал таануу жана нано-жасалма технология жаатындагы үзгүлтүксүз жетишкендиктер менен келечектеги күчөтүүчү каражаттар жогорку жарыктыкты, кеңири толкун узундугун камтууну жана акылдуу лазердик чечимдерди алып келет деп күтүлүүдө.—илим, өнөр жай жана коом үчүн көбүрөөк мүмкүнчүлүктөрдү ачуу.
Жарыяланган убактысы: 2025-жылдын 17-июлу