+
Gyűjtemények

Lézerdiódák típusai

Lézerdiódák típusai

Számos különböző típusú lézerdióda létezik. Minden lézerdiódának megvan a maga jellemzője, és különböző alkalmazásokhoz használják őket.

A lézerdiódának két fő kategóriája használható - az egyik maga generálja a fénykibocsátást, míg a másik egy külső forrást.


Lézerdióda fő kategóriák

A félvezető lézerdiódáknak két fő kategóriája van. Elég különböző módon működnek, bár a bennük használt fogalmak közül sok nagyon hasonló.

  • Injekciós lézerdióda: Az injektáló lézerdiódának (ILD) sok közös tényezője van a fénykibocsátó diódákkal. Nagyon hasonló eljárásokkal készülnek. A fő különbség az, hogy lézerdiódákat gyártanak, amelyeknek keskeny hosszú, visszaverő végű csatornája van. Ez hullámvezetőként működik a fény számára.

    Működés közben az áram átfolyik a PN csomóponton, és a fény ugyanazon eljárással jön létre, amely fényt bocsát ki egy fénykibocsátó diódában. A fény azonban magában a diódában kialakított hullámvezetőn belül van. Itt a fény visszaverődik, majd felerősödik a stimulált emisszió eredményeként, mielőtt kilépne a lézerdióda egyik végéből, mint külső sugárból.

  • Optikailag pumpált félvezető lézer: Az optikailag szivattyúzott félvezető lézerrel az OPSL egy III-V félvezető chipet használ alapul. Ez optikai erősítő közegként működik, és egy másik lézert, amely lehet ILD, szivattyúforrásként használnak. Az optikai erősítést stimulált emisszió biztosítja. Az OPSL megközelítés számos előnyt kínál, különösen a hullámhossz kiválasztásában és a belső elektródszerkezetekből származó interferencia hiányában.

Fő lézerdiódák

Néhány fő lézerdióda a következő típusokat tartalmazza:

  • Dupla heteroszerkezetű lézerdióda: A kettős heterojunction lézerdiódát úgy állítják elő, hogy egy alacsony sávszélességű anyag rétegét rétegezzük egy réteggel a magas sávrétegű rétegek mindkét oldalán. Ez teszi a két heterojunkciót, mivel maguk az anyagok különböznek, és nem csak ugyanazok az anyagok, különböző típusú doppingolással. A kettős heterojunction lézerdióda általános anyagai a gallium-arzénid, a GaAs és az alumínium-gallium-arsenid, az AlGaAs.

    A kettős heterojunction lézerdióda előnye más típusokhoz képest, hogy a furatok és az elektronok a vékony középső rétegre korlátozódnak, amely aktív régióként működik. Az elektronok és lyukak ezen a területen belüli hatékonyabb tárolásával több elektron-lyuk pár áll rendelkezésre a lézeres optikai erősítési folyamathoz. Ezenkívül az anyag változása a heterojunctionnál segít visszatartani a fényt az aktív régióban, ami további előnyöket nyújt.

  • Kvantumkút lézerdióda: A kvantumkút lézerdióda nagyon vékony középső réteget használ - ez kvantumkútként működik, ahol az elektronhullám függőleges komponensét kvantálják. Mivel a kvantumkútnak hirtelen éle van, ez az elektronokat az energiaállapotokba koncentrálja, amelyek hozzájárulnak a lézer működéséhez, és ez növeli a rendszer hatékonyságát.

    Az egyetlen kvantumkút-lézerdióda mellett több kvantumkút-lézerdióda is létezik. Több kvantumlyuk jelenléte javítja az erősítési régió és az optikai hullámvezető mód közötti átfedést.

  • Kvantum kaszkád lézerdióda: Ez a heterojunkciós lézerdióda egy olyan formája, amelyet a kút energiaszintjeinek különbségével használnak a lézerfény generálásához. Ez lehetővé teszi a lézerdióda számára, hogy viszonylag hosszú hullámhosszú fényt hozzon létre - a tényleges hullámhossz a gyártás során a lézerdióda rétegvastagságának megváltoztatásával állítható be.
  • Külön befogadó heteroszerkezetű lézerdióda: A lézerdióda ezen formáját az 1990-es évek óta széles körben használják a lézerdiódák többségénél. A külön bezárható lézerdióda legyőzi azt a problémát, hogy a lézerdióda számos más formájánál a vékony lézerréteg túl vékony ahhoz, hogy hatékonyan korlátozza a fényt. Ez a lézerdióda legyőzi a problémát azzal, hogy további két, alacsonyabb törésmutatójú réteget ad hozzá a meglévők külsejéhez. Ez gyakorlatilag a diódán belülre korlátozza a fényt.
  • Elosztott visszacsatolású lézerdióda: Az elosztott visszacsatolású lézerdiódákat (DFB) telekommunikáció vagy adatátvitel formájában használják optikai rendszerek segítségével. Itt a lézerdióda hullámhossza fontos, de a lézerdiódák ebben a tekintetben nem különösebben stabilak, ha a hullámhossz a hőmérséklettől, a feszültségtől, az öregedéstől stb. Függően változik. A dióda pn csatlakozásához közel diffrakciós rácsot vésnek a hullámhossz stabilizálásához. Ez a rács optikai szűrőként működik, és egyetlen hullámhosszat vezet vissza az erősítési régióba. A rács magasságát a gyártás során állítják be, és ez csak kissé változik a hőmérséklet függvényében.
  • VCSEL: Ez a lézerdióda egy függőleges üregű, felületet kibocsátó lézerdióda. Ezek a felületet kibocsátó lézerek, és a lézersugárzást az ostyára merőleges irányban bocsátják ki, és néhány milliwattot nyújthatnak magas sugárminőséggel.
  • Külső üreges lézerdióda: A külső üreges lézerek csak hosszabb lézerüreg erősítő közegeként tartalmaznak lézerdiódát. Ezek a lézerek gyakran hullámhosszra hangolhatók, és kis emissziós spektrális vonalvastagságot mutatnak.
  • VECSEL: A VECSEL egy függőleges külső üregű felületet kibocsátó lézerdióda. Ezek az optikailag szivattyúzott, felületet kibocsátó külső üregű félvezető lézerek, amelyek képesek több wattos kimeneti teljesítmény létrehozására kiváló fénysugár-minőség mellett, még üzemmódban rögzített üzemmódban is.

Sokféle lézerdióda létezik. Minden típusú lézerdiódának megvannak a maga jellemzői, és az adott alkalmazáshoz megfelelő típusú lézerdióda kiválasztásával a megfelelő teljesítmény érhető el.


Nézd meg a videót: Első lézervágóm, a kezdetek. (Március 2021).