Apa laser semikonduktor?

Wiwit panemuan laser semikonduktor pisanan ing donya ing taun 1962, laser semikonduktor wis ngalami owah-owahan sing luar biasa, banget ningkatake pangembangan ilmu lan teknologi liyane, lan dianggep minangka salah sawijining panemuan manungsa paling gedhe ing abad kaping 20. Ing sepuluh taun kepungkur, laser semikonduktor wis dikembangaké luwih cepet lan wis dadi teknologi laser paling cepet akeh ing donya. Range aplikasi laser semikonduktor nyakup kabeh bidang optoelektronik lan wis dadi teknologi inti ilmu optoelektronik saiki. Amarga kaluwihan saka ukuran cilik, struktur prasaja, energi input kurang, umur dawa, modulasi gampang lan rega murah, laser semikonduktor digunakake digunakake ing lapangan optoelektronik lan wis Highly rego dening negara ing saindhenging donya.

laser semikonduktor
A laser semikonduktorminangka laser miniatur sing nggunakake persimpangan Pn utawa persimpangan Pin sing kasusun saka bahan semikonduktor celah pita langsung minangka bahan kerja. Ana puluhan bahan kerja laser semikonduktor. Bahan semikonduktor sing wis digawe dadi laser kalebu gallium arsenide, indium arsenide, indium antimonide, kadmium sulfida, kadmium telluride, lead selenide, lead telluride, aluminium gallium arsenide, indium Phosphorus, Arsenic, etc. Ana telung cara eksitasi utama semikonduktor. laser, yaiku jinis injeksi listrik, jinis pompa optik lan jinis eksitasi sinar elektron energi dhuwur. Cara eksitasi paling akeh laser semikonduktor yaiku injeksi listrik, yaiku, voltase maju ditrapake ing persimpangan Pn kanggo ngasilake emisi sing dirangsang ing wilayah pesawat persimpangan, yaiku, dioda bias maju. Mulane, laser semikonduktor uga disebut dioda laser semikonduktor. Kanggo semikonduktor, wiwit transisi elektron antarane pita energi tinimbang tingkat energi diskrèt, energi transisi ora Nilai tartamtu, kang ndadekake dawa gelombang output saka laser semikonduktor nyebar liwat sawetara saka sudhut. ing kisaran. Dawane gelombang sing dipancarake antara 0,3 lan 34 μm. Jangkoan dawa gelombang ditemtokake dening celah pita energi saka materi sing digunakake. Sing paling umum yaiku laser heterojunction ganda AlGaAs, sing dawane gelombang output 750-890 nm.
Teknologi fabrikasi laser semikonduktor wis ngalami saka metode difusi menyang epitaksi fase cair (LPE), epitaksi fase uap (VPE), epitaksi sinar molekul (MBE), metode MOCVD (deposisi uap senyawa organik logam), epitaksi sinar kimia (CBE)) lan macem-macem kombinasi mau. Kerugian paling gedhe saka laser semikonduktor yaiku kinerja laser banget kena pengaruh suhu, lan sudut divergensi balok gedhe (umume antarane sawetara derajat lan 20 derajat), saengga ora ana directivity, monochromaticity lan koherensi. Nanging, kanthi perkembangan ilmu pengetahuan lan teknologi kanthi cepet, riset laser semikonduktor maju ing arah kedalaman, lan kinerja laser semikonduktor terus saya tambah. Teknologi optoelektronik semikonduktor kanthi laser semikonduktor minangka inti bakal nggawe kemajuan sing luwih gedhe lan nduweni peran sing luwih gedhe ing masyarakat informasi ing abad kaping 21.

Kepiye cara kerja laser semikonduktor?
A laser semikonduktorminangka sumber radiasi sing koheren. Kanggo ngasilake sinar laser, telung syarat dhasar kudu dipenuhi:
1. Kondisi gain: Distribusi inversi operator ing medium lasing (wilayah aktif) ditetepake. Ing semikonduktor, pita energi sing makili energi elektron dumadi saka seri tingkat energi sing cedhak karo kontinu. Mulane, ing semikonduktor Kanggo entuk inversi populasi, jumlah elektron ing ngisor pita konduksi saka negara energi dhuwur kudu luwih gedhe tinimbang jumlah bolongan ing ndhuwur pita valensi saka energi kurang. negara antarane rong wilayah pita energi. Heterojunction kasebut bias maju kanggo nyuntikake operator sing dibutuhake menyang lapisan aktif kanggo narik elektron saka pita valensi kanthi energi sing luwih murah menyang pita konduksi kanthi energi sing luwih dhuwur. Emisi sing dirangsang kedadeyan nalika akeh elektron ing kahanan inversi populasi gabung maneh karo bolongan.
2. Kanggo bener njupuk radiation stimulus koheren, radiation stimulus kudu panganan bali kaping pirang-pirang ing resonator optik kanggo mbentuk osilasi laser. Resonator laser kawangun dening lumahing cleavage alam saka kristal semikonduktor minangka pangilon, biasane ing mburi sing ora emit cahya ditutupi karo film dielektrik multilayer refleksi dhuwur, lan lumahing cahya-emitting ditutupi karo anti- film refleksi. Kanggo laser semikonduktor rongga F-p (rongga Fabry-Perot), rongga F-p bisa gampang dibentuk kanthi nggunakake bidang pembelahan alami saka kristal tegak karo bidang persimpangan p-n.
3. Supaya kanggo mbentuk osilasi stabil, medium laser kudu bisa kanggo nyedhiyani gain cekap gedhe kanggo ijol kanggo mundhut optik disebabake resonator lan mundhut disebabake output laser saka lumahing growong, etc., lan terus-terusan. nambah lapangan optik ing rongga. Iki mbutuhake injeksi saiki sing cukup kuwat, yaiku, ana inversi populasi sing cukup, sing luwih dhuwur tingkat inversi populasi, sing luwih gedhe gain sing dipikolehi, yaiku, kondisi ambang saiki tartamtu kudu ditemokake. Nalika laser tekan ambang, cahya karo dawa gelombang tartamtu bisa resonate ing growong lan digedhèkaké, lan pungkasanipun mbentuk laser lan output terus-terusan. Bisa dideleng manawa ing laser semikonduktor, transisi dipole elektron lan bolongan minangka proses dhasar emisi cahya lan amplifikasi cahya. Kanggo laser semikonduktor anyar, saiki diakoni manawa sumur kuantum minangka tenaga pendorong dhasar kanggo pangembangan laser semikonduktor. Apa kabel kuantum lan titik kuantum bisa njupuk kauntungan saka efek kuantum wis lengkap nganti abad iki. Para ilmuwan wis nyoba nggunakake struktur sing diatur dhewe kanggo nggawe titik kuantum ing macem-macem bahan, lan titik kuantum GaInN wis digunakake ing laser semikonduktor.

Sajarah Pangembangan Laser Semikonduktor
Inglaser semikonduktorawal taun 1960-an padha laser homojunction, kang pn prapatan diode fabricated ing siji materi. Ing injeksi saiki gedhe maju, elektron terus-terusan disuntikake menyang wilayah p, lan bolongan terus-terusan nyuntikaken menyang wilayah n. Mulane, inversi distribusi operator diwujudake ing wilayah panipisan pn junction asli. Wiwit kacepetan migrasi elektron luwih cepet tinimbang bolongan, radiasi lan rekombinasi dumadi ing wilayah aktif, lan fluoresensi dipancarake. lasing, laser semikonduktor sing mung bisa ing pulses. Tahap kapindho pangembangan laser semikonduktor yaiku laser semikonduktor heterostruktur, sing kasusun saka rong lapisan tipis bahan semikonduktor kanthi celah pita sing beda, kayata GaAs lan GaAlAs, lan laser heterostruktur tunggal pisanan muncul (1969). Laser injeksi heterojunction tunggal (SHLD) ana ing wilayah p persimpangan GaAsP-N kanggo nyuda Kapadhetan arus ambang, yaiku urutan gedhene luwih murah tinimbang laser homojunction, nanging laser heterojunction tunggal isih ora bisa kerja terus-terusan ing suhu kamar.
Wiwit pungkasan taun 1970-an, laser semikonduktor temenan dikembangake ing rong arah, siji yaiku laser adhedhasar informasi kanggo tujuan ngirim informasi, lan liyane minangka laser adhedhasar daya kanggo nambah daya optik. Didorong dening aplikasi kayata laser solid-state sing dipompa, laser semikonduktor daya dhuwur (daya output terus-terusan luwih saka 100mw lan daya output pulsa luwih saka 5W bisa kasebut laser semikonduktor daya dhuwur).
Ing taun 1990-an, terobosan digawe, sing ditandhani kanthi paningkatan daya output laser semikonduktor, komersialisasi laser semikonduktor daya dhuwur ing tingkat kilowatt ing luar negeri, lan output piranti sampel domestik nganti 600W. Saka perspektif perluasan pita laser, laser semikonduktor inframerah pisanan, diikuti laser semikonduktor abang 670nm, digunakake kanthi akeh. Banjur, kanthi tekane gelombang 650nm lan 635nm, laser semikonduktor biru-ijo lan biru-cahya uga kasil dikembangake siji-sijine. Laser semikonduktor violet lan malah ultraviolet kanthi urutan 10mW uga dikembangake. Laser lumahing-emitting lan vertikal-rongga lumahing-emitting laser wis dikembangaké kanthi cepet ing pungkasan taun 1990-an, lan macem-macem aplikasi ing optoelektronik super-paralel wis dianggep. Piranti 980nm, 850nm lan 780nm wis praktis ing sistem optik. Saiki, laser pemancar lumahing rongga vertikal digunakake ing jaringan Gigabit Ethernet kanthi kacepetan dhuwur.

Aplikasi laser semikonduktor
Laser semikonduktor minangka kelas laser sing diwasa luwih awal lan maju luwih cepet. Amarga sawetara dawa gelombang sing amba, produksi prasaja, biaya murah, lan produksi massal sing gampang, lan amarga ukurane cilik, bobot entheng, lan umur dawa, dheweke duwe pangembangan kanthi cepet ing macem-macem lan aplikasi. Kisaran sing amba, saiki luwih saka 300 spesies.

1. Aplikasi ing industri lan teknologi
1) Komunikasi serat optik.Semikonduktor laserminangka siji-sijine sumber cahya praktis kanggo sistem komunikasi serat optik, lan komunikasi serat optik wis dadi arus utama teknologi komunikasi kontemporer.
2) Akses disk. laser Semikonduktor wis digunakake ing memori disk optik, lan kauntungan paling iku nyimpen akeh swara, teks lan informasi gambar. Panggunaan laser biru lan ijo bisa nambah Kapadhetan panyimpenan saka cakram optik.
3) Analisis spektral. Laser semikonduktor tunable inframerah adoh wis digunakake ing analisis gas sekitar, ngawasi polusi udara, knalpot mobil, lan sapiturute. Bisa digunakake ing industri kanggo ngawasi proses deposisi uap.
4) Pangolahan informasi optik. Laser semikonduktor wis digunakake ing sistem informasi optik. Susunan rong dimensi saka laser semikonduktor permukaan-emitting minangka sumber cahya sing cocog kanggo sistem pangolahan paralel optik, sing bakal digunakake ing komputer lan jaringan saraf optik.
5) Mikrofabrikasi laser. Kanthi bantuan pulsa cahya ultra-short energi dhuwur sing digawe dening laser semikonduktor Q-switched, sirkuit terpadu bisa dipotong, ditindhes, lsp.
6) weker laser. Weker laser semikonduktor akeh digunakake, kalebu weker maling, weker level banyu, weker jarak kendaraan, lsp.
7) Printer laser. Laser semikonduktor daya dhuwur wis digunakake ing printer laser. Nggunakake laser biru lan ijo bisa nemen nambah kacepetan printing lan résolusi.
8) Laser barcode scanner. Pemindai kode bar laser semikonduktor wis akeh digunakake ing dodolan barang, lan manajemen buku lan arsip.
9) Pump laser solid-state. Iki minangka aplikasi penting saka laser semikonduktor daya dhuwur. Nggunakake kanggo ngganti lampu atmosfer asli bisa mbentuk sistem laser kabeh solid-state.
10) TV Laser Dhuwur Definition. Ing mangsa ngarep, TV laser semikonduktor tanpa tabung sinar katoda, sing nggunakake laser abang, biru, lan ijo, dikira-kira nganggo daya kurang 20 persen tinimbang TV sing ana.

2. Aplikasi ing riset medis lan ilmu urip
1) Bedah laser.Laser semikonduktorwis digunakake kanggo ablasi jaringan alus, ikatan jaringan, koagulasi lan penguapan. Teknik iki akeh digunakake ing operasi umum, operasi plastik, dermatologi, urologi, obstetrik lan ginekologi, lsp.
2) Terapi dinamis laser. Zat-zat fotosensitif sing nduweni karemenan kanggo tumor kasebut kanthi selektif akumulasi ing jaringan kanker, lan jaringan kanker disinari nganggo laser semikonduktor kanggo ngasilake spesies oksigen reaktif, kanthi tujuan nggawe nekrotik tanpa ngrusak jaringan sehat.
3) Riset ngelmu urip. Nggunakake "pinset optik" sakalaser semikonduktor, iku bisa kanggo nangkep sel urip utawa kromosom lan pindhah menyang sembarang posisi. Wis digunakake kanggo ningkatake sintesis sel lan studi interaksi sel, lan uga bisa digunakake minangka teknologi diagnostik kanggo koleksi bukti forensik.