Ажлын зарчим ба үндсэн төрлүүдхагас дамжуулагч лазер
Хагас дамжуулагчЛазер диодууд, өндөр үр ашигтай, жижигрүүлсэн, долгионы уртын олон янз байдал зэрэг нь харилцаа холбоо, эмнэлгийн тусламж, үйлдвэрлэлийн боловсруулалт зэрэг салбарт оптоэлектроник технологийн үндсэн бүрэлдэхүүн хэсэг болгон өргөн хэрэглэгддэг. Энэ өгүүлэлд хагас дамжуулагч лазерын ажиллах зарчим, төрлийг танилцуулсан бөгөөд энэ нь оптоэлектроник судлаачдын дийлэнх хэсгийг сонгоход тохиромжтой.
1. Хагас дамжуулагч лазерын гэрэл ялгаруулах зарчим
Хагас дамжуулагч лазерын гэрэлтэх зарчим нь зурвасын бүтэц, электрон шилжилт, хагас дамжуулагч материалын өдөөгдсөн ялгаралт дээр суурилдаг. Хагас дамжуулагч материал нь валентын зурвас ба дамжуулагч зурвасыг багтаасан зурвасын завсар бүхий материалын төрөл юм. Материал үндсэн төлөвт байх үед дамжуулалтын зурваст электрон байхгүй байхад электронууд валентын зурвасыг дүүргэдэг. Тодорхой цахилгаан орон зайг гаднаас хэрэглэх эсвэл гүйдэл оруулах үед зарим электронууд валентийн зурвасаас дамжуулалтын зурваст шилжиж, электрон нүхний хосыг үүсгэдэг. Эрчим хүч ялгарах явцад эдгээр электрон нүхний хосууд гадаад ертөнцөөр өдөөгдөж байх үед фотонууд, өөрөөр хэлбэл лазерууд үүсдэг.
2. Хагас дамжуулагч лазерын өдөөх арга
Хагас дамжуулагч лазерыг өдөөх гурван арга байдаг, тухайлбал цахилгаан тарилгын төрөл, оптик насосны төрөл, өндөр энергитэй электрон цацрагийн өдөөх төрөл.
Цахилгаан тарьдаг хагас дамжуулагч лазерууд: Эдгээр нь галлий арсенид (GaAs), кадми сульфид (CdS), индий фосфид (InP), цайрын сульфид (ZnS) зэрэг материалаар хийгдсэн хагас дамжуулагч гадаргуугийн холболтын диодууд юм. Тэдгээр нь урагшаа хазайсан дагуу гүйдэл тарьж, уулзварын хавтгайд өдөөгдсөн ялгаралтыг бий болгосноор сэтгэл хөдөлдөг.
Оптик шахуургатай хагас дамжуулагч лазер: Ерөнхийдөө N-төрөл эсвэл P хэлбэрийн хагас дамжуулагч нэг талстыг (GaAS, InAs, InSb гэх мэт) ажлын бодис болгон ашигладаг.лазербусад лазерын ялгаралтыг оптик шахах өдөөлт болгон ашигладаг.
Өндөр энергитэй электрон цацрагаар өдөөгддөг хагас дамжуулагч лазер: Ерөнхийдөө тэдгээр нь N төрлийн эсвэл P хэлбэрийн хагас дамжуулагч нэг талстыг (PbS,CdS,ZhO гэх мэт) ажлын бодис болгон ашигладаг бөгөөд гаднаас өндөр энергитэй электрон цацрагийг шахаж өдөөдөг. Хагас дамжуулагч лазер төхөөрөмжүүдийн дотроос илүү сайн гүйцэтгэлтэй, өргөн хэрэглээтэй нь давхар гетероструктуртай цахилгаан тарьдаг GaAs диод лазер юм.
3. Хагас дамжуулагч лазерын үндсэн төрлүүд
Хагас дамжуулагч лазерын идэвхтэй бүс нь фотон үүсгэх, өсгөх гол хэсэг бөгөөд түүний зузаан нь хэдхэн микрометр юм. Дотор долгион хөтлүүрийн бүтцийг фотонуудын хажуугийн тархалтыг хязгаарлаж, энергийн нягтралыг нэмэгдүүлэхэд ашигладаг (уулын долгионы хөтлүүр, булсан гетерогцолдол гэх мэт). Лазер нь дулаан шингээгч загвартай бөгөөд дулааныг хурдан тараах зорилгоор өндөр дулаан дамжуулалттай материалыг (зэс-волфрамын хайлш) сонгодог бөгөөд энэ нь хэт халалтаас үүссэн долгионы уртын шилжилтээс сэргийлдэг. Хагас дамжуулагч лазерыг бүтэц, хэрэглээний хувилбараар нь дараах дөрвөн ангилалд хувааж болно.
Ирмэг ялгаруулах лазер (EEL)
Лазерыг чипний хажуугийн зүсэлтийн гадаргуугаас гаргаж, зууван толбо үүсгэдэг (ойролцоогоор 30°×10°-ийн зөрүүтэй өнцөгтэй). Ердийн долгионы урт нь 808 нм (шахах зориулалттай), 980 нм (харилцаа холбооны хувьд), 1550 нм (шилэн холболтод) орно. Энэ нь өндөр хүчин чадалтай үйлдвэрлэлийн зүсэлт, шилэн лазер шахах эх үүсвэр, оптик холбооны үндсэн сүлжээнд өргөн хэрэглэгддэг.
2. Босоо хөндий гадаргуу ялгаруулах лазер (VCSEL)
Лазер нь чипийн гадаргуутай перпендикуляр, дугуй ба тэгш хэмтэй цацраг туяагаар ялгардаг (дивергенцын өнцөг <15°). Энэ нь тархсан Bragg цацруулагчийг (DBR) нэгтгэж, гадны тусгалын хэрэгцээг арилгадаг. Энэ нь 3D мэдрэгч (гар утасны царай таних гэх мэт), ойрын зайн оптик холбоо (өгөгдлийн төв), LiDAR зэрэгт өргөн хэрэглэгддэг.
3. Квантын каскадын лазер (QCL)
Квантын худгийн хоорондох электронуудын каскадын шилжилт дээр үндэслэн долгионы урт нь дундаас алс хэт улаан туяаны мужийг (3-30 мкм) хамардаг бөгөөд энэ нь популяцийн урвуу шаардлагагүй юм. Фотонууд нь дэд зурвас хоорондын шилжилтээр үүсгэгддэг бөгөөд хийн мэдрэгч (CO₂ илрүүлэх гэх мэт), терагерц дүрслэл, хүрээлэн буй орчны хяналт зэрэг хэрэглээнд ихэвчлэн ашиглагддаг.
Тохируулах боломжтой лазерын гаднах хөндийн загвар (сараалж/призм/MEMS толин тусгал) нь нарийн шугамын өргөнтэй (<100 кГц) долгионы уртыг тааруулах хүрээг ±50 нм болгож, хажуугийн горимоос татгалзах өндөр харьцаатай (>50 дБ) хүрч чадна. Энэ нь нягт долгионы уртын хуваагдал (DWDM) харилцаа холбоо, спектрийн шинжилгээ, биоанагаахын дүрслэл зэрэг хэрэглээнд ихэвчлэн ашиглагддаг. Хагас дамжуулагч лазерыг харилцаа холбооны лазер төхөөрөмж, дижитал лазер хадгалах төхөөрөмж, лазер боловсруулах төхөөрөмж, лазер тэмдэглэгээ, сав баглаа боодлын төхөөрөмж, лазер хэвлэх, хэвлэх, лазерын эмнэлгийн хэрэгсэл, лазерын зай, коллимацийг илрүүлэх хэрэгсэл, зугаа цэнгэл, боловсролын лазер хэрэгсэл, тоног төхөөрөмж, лазерын эд анги, эд анги зэрэгт өргөн ашигладаг. Өргөн хүрээний хэрэглээний улмаас лазерын олон брэнд, үйлдвэрлэгчид байдаг. Сонголт хийхдээ тодорхой хэрэгцээ, хэрэглээний талбарт тулгуурласан байх ёстой. Янз бүрийн үйлдвэрлэгчид янз бүрийн салбарт өөр өөр хэрэглээтэй байдаг бөгөөд үйлдвэрлэгчид болон лазерын сонголтыг төслийн бодит хэрэглээний талбарын дагуу хийх ёстой.
Шуудангийн цаг: 2025-11-05