Diyot / Yarı İletken Lazerler Yapısı
Bu makaleyi okuduktan sonra diyot / yarı iletken lazerlerin yapısını öğreneceksiniz. Ayrıca çalışma prensibi hakkında bilgi edinin.
Bu lazerler katı hal lazerleri kategorisine ait olsalar da, operasyon detaylarında yakut ve Nd: YAG lazerleri gibi diğer katı hal lazerlerinden önemli ölçüde farklılık gösterirler, bu nedenle ayrı bir tip olarak kabul edilirler.
Bir yarı iletken lazer temel olarak bir pin diyottur. Bir p tipi ve n tipi bir yarı iletken, aralarında içsel bir aktif tabaka ile birbirleriyle temas ettirilerek bir pim birleşim oluşur. Böyle bir cihazdan bir elektrik akımı geçtiğinde, lazer ışığı birleşim bölgesinden çıkar. Güç çıkışı sınırlıdır, ancak düşük maliyetli, küçük boyutlu ve nispeten yüksek verimlilik bu lazerleri çeşitli uygulamalar için uygun kılar.
Bu lazerler, yapımında bir transistör veya yarı iletken diyotla benzerdir. Galyum, arsenik ve aluminyum kullanan geleneksel yarı iletken lazer, genellikle watt sırasının gücüyle 0.8 ila 0.9 um dalga boylu kızılötesi darbeler yayar. İndiyum ve fosfor gibi yeni malzemelerle yapılan araştırmalar, optik fiberlerde ışık iletiminin etkinliğini artıran, 1, 1 ila 1, 6 µm uzunluğundaki daha uzun dalga boylarına sahip lazer ışını ile sonuçlanmıştır.
Yarı iletken lazerler alanındaki en son araştırma, görülebilen gibi daha kısa dalga boylarında lazer ışınının gelişmesine, özellikle de spektrumun kırmızı bölgesinden gelmesine neden olmuştur. Şekil 14.43, bir yarı iletken veya Diyot Lazeri için bir kurulumun temel konseptini gösterir.
1962'deki icadından bu yana yarı iletken lazer, yavaş bir tempoda olsa uzun bir yol kat etti. Bu alandaki bu yavaş ilerleme, istenen saflıktaki yarı iletken malzemeleri ve katı hal elektroniği eksikliği olan tekniklerin bulunmamasına bağlı olabilir.
Bununla birlikte, bu dosyalanan son büyüme çok umut verici ve yarı iletken lazerler geleneksel katı hal ve gaz lazerler yerine bekleniyor. Bunun nedeni, kompakt boyut, yüksek verimlilik (% 20'ye kadar), dalga boyunun yetersizliği, düşük güç tüketimi, doğrudan çıkış modülasyonu olasılığı ve seri üretim ile uyumluluk gibi birçok benzersiz avantajlar sunmasıdır.
Çalışma prensibi:
Yarı iletken lazer, iki seviyeli bir lazer sistemidir. Üst lazer durumu iletken banttır ve alt durum ise valance banttır. Lazer ışını yarı iletkenin bant boşluğundan yayılır. Kalıcı eylemin başlayabilmesi için, değerleme ile iletkenlik markaları arasında bir nüfus çevrimi yoluyla yeterli kazanç elde etmek gerekir. Böyle bir popülasyon inversiyonu, lazerler, elektron ışınları veya flaş lambaları tarafından harici pompalama ile yaratılabilir; bununla birlikte, ticari olarak temin edilebilen yarı iletken lazerlerin çoğunda bu, iç pompalamadan, yani bir PN-kavşağı kullanan elektrikli pompalamadan etkilenir.
Birçok yarı iletken lazer tasarımları vardır. En önemlilerinden bazıları şunlardır:
1. Dağıtılmış Geribildirim (DFB) Lazerleri.
2. Eşleşmiş Boşluklu Lazerler.
3. Kuantum Kuyu Lazerleri.
4. Yüzey Yayan Lazerler.
5. Kızılötesi ve Görünür Beam Lazerler.
Yapısal olarak farklı tipler aşağıdaki gibidir:
(i) Geniş Alan Lazerler,
(ii) Kazanç Destekli Lazerler,
(iii) Haftalık İndeks Kılavuzlu Lazerler,
(a) Ridge Dalgası Kılavuzlu Lazerler,
(b) Kaburga Dalgası Kılavuzlu Lazerler,
(iv) Güçlü Dizin Kılavuzlu Lazerler.
Yarı iletken / diyot lazerlerden gelen güç çıkışı, tek lazerler için 1 mW'dan, ortak bir alt tabakaya inşa edilmiş faz kilitli diyot dizileri için 0, 5 W'a kadar değişir. Diyot lazerler için verim% 20 kadar yüksek olabilir. Bu lazerler hem sürekli dalga (CW) hem de darbeli dalga (PW) modunda yüksek tekrarlama oranlarında çalıştırılabilir.
