Pengetahuan Profesional

Jenis diod laser semikonduktor

2021-03-19
Laser dikelaskan mengikut strukturnya: FP, DFB, DBR, QW, VCSEL FP: Fabry-Perot, DFB: maklum balas teragih, DBR: reflektor Bragg teragih, QW: telaga kuantum, VCSEL: laser pantulan permukaan rongga menegak.
(1) Diod laser jenis Fabry-Perot (FP) terdiri daripada lapisan aktif yang tumbuh secara epitaxial dan lapisan pengehad pada kedua-dua belah lapisan aktif, dan rongga resonan terdiri daripada dua satah belahan kristal, dan lapisan aktif. mungkin jenis N, boleh juga jenis P. Disebabkan kewujudan halangan heterojunction akibat perbezaan jurang jalur, elektron dan lubang yang disuntik ke dalam lapisan aktif tidak boleh disebarkan dan terkurung dalam lapisan aktif yang nipis, supaya arus kecil mengalir, ia mudah untuk direalisasikan. tangan, lapisan aktif jurang jalur sempit mempunyai indeks biasan yang lebih besar daripada lapisan terkurung, dan cahaya tertumpu di kawasan yang mempunyai kadar faedah yang besar, jadi ia juga terhad kepada lapisan aktif. Apabila elektrik-F yang membentuk bifurkasi terbalik dalam lapisan aktif peralihan dari jalur pengaliran ke jalur valens (atau tahap kekotoran), foton digabungkan dengan lubang untuk memancarkan foton, dan foton terbentuk dalam rongga yang mempunyai dua belahan. kapal terbang. Penyebaran pantulan salingan terus dipertingkatkan untuk mendapatkan keuntungan optik. Apabila keuntungan optik lebih besar daripada kehilangan rongga resonans, laser dipancarkan ke luar. Laser pada asasnya adalah penguat resonan optik pemancar rangsangan.
(2) Diod laser maklum balas teragih (DFB) Perbezaan utama antaranya dan diod laser jenis FP ialah ia tidak mempunyai pantulan bergumpal pada cermin rongga, dan mekanisme pantulannya disediakan oleh parut Bragg pada pandu gelombang kawasan aktif, hanya berpuas hati Apertur prinsip hamburan Bragg. Ia dibenarkan untuk memantul ke belakang dan ke belakang dalam medium, dan laser muncul apabila medium mencapai penyongsangan populasi dan keuntungan memenuhi keadaan ambang. Mekanisme pantulan jenis ini ialah mekanisme maklum balas halus, oleh itu nama diod laser maklum balas diedarkan. Disebabkan oleh fungsi selektif frekuensi kisi Bragg, ia mempunyai monokromatik dan arah yang sangat baik; di samping itu, kerana ia tidak menggunakan satah belahan kristal sebagai cermin, ia lebih mudah untuk disepadukan.
(3) Diod laser reflektor Bragg (DBR) Teragih Perbezaan di antaranya dan diod laser DFB ialah parit berkalanya bukan pada permukaan pandu gelombang aktif, tetapi pada pandu gelombang pasif pada kedua-dua belah pandu gelombang lapisan aktif, pra- Pandu gelombang beralun berkala pasif bertindak sebagai cermin Bragg. Dalam spektrum pelepasan spontan, hanya gelombang cahaya berhampiran frekuensi Bragg boleh memberikan maklum balas yang berkesan. Disebabkan oleh ciri-ciri keuntungan pandu gelombang aktif dan pantulan Bragg pandu gelombang berkala pasif, hanya gelombang cahaya berhampiran frekuensi Bragg boleh memenuhi keadaan ayunan, dengan itu memancarkan laser.
(4) Diod Laser Telaga Kuantum (QW) Apabila ketebalan lapisan aktif dikurangkan kepada panjang gelombang De Broglie (λ 50 nm) atau jika dibandingkan dengan jejari Bohr (1 hingga 50 nm), sifat semikonduktor adalah asas. Perubahan, struktur jalur tenaga semikonduktor, sifat mobiliti pembawa akan mempunyai kesan baru - kesan kuantum, telaga potensi yang sepadan menjadi telaga kuantum. Kami memanggil LD dengan superlattice dan struktur telaga kuantum sebagai telaga kuantum LD. Mempunyai telaga berpotensi pembawa LD dipanggil telaga kuantum tunggal (SQW) LD, dan telaga kuantum LD mempunyai n telaga berpotensi pembawa dan halangan (n+1) dipanggil telaga berbilang pracas (MQW) LD. Diod laser telaga kuantum mempunyai struktur di mana ketebalan lapisan aktif (d) diod laser heterojunction berganda (DH) umum dibuat berpuluh-puluh nanometer atau kurang. Diod laser telaga kuantum mempunyai kelebihan arus ambang rendah, operasi suhu tinggi, lebar garis spektrum sempit, dan kelajuan modulasi yang tinggi.
(5) Laser pemancar permukaan rongga menegak (VCSEL) Kawasan aktifnya terletak di antara dua lapisan terkurung dan membentuk konfigurasi heterojunction (DH) berganda. Untuk mengehadkan arus suntikan di kawasan aktif, arus implantasi dihadkan sepenuhnya di kawasan aktif bulat melalui teknik fabrikasi tertanam. Panjang rongganya tertimbus dalam panjang membujur struktur DH, secara amnya 5 ~ 10μm, dan dua cermin rongganya bukan lagi satah belahan kristal, dan satu cerminnya ditetapkan pada sisi P (kunci Satu lagi). sisi cermin diletakkan pada sisi N (sebelah substrat atau bahagian keluaran cahaya). Ia mempunyai kelebihan kecekapan bercahaya tinggi, entalpi kerja yang sangat rendah, kestabilan suhu tinggi dan hayat perkhidmatan yang panjang.