Il principio di emissione luminosa dei laser a semiconduttore

Laser a semiconduttore, conosciuto anche comeDiodi laser, sono laser che usano materiali semiconduttori come materiali di lavoro. Ha le caratteristiche di piccole dimensioni e lunghe dipendenti e possono utilizzare la semplice corrente di iniezione per pompare la tensione di lavoro e la sua corrente compatibile con circuiti integrati, quindi può essere integrato monoliticamente con esso. A causa di questi vantaggi, i laser a diodi semiconduttori sono stati ampiamente utilizzati nelle comunicazioni laser, nella storage ottica, dei giroscopi ottici, della stampa laser, della ranging e del radar.

Il principio dell'emissione laser della luce

Il laser deve soddisfare le seguenti condizioni: In primo luogo, l'inversione della popolazione; In secondo luogo, ci deve essere una cavità risonante, che può svolgere una funzione di feedback ottica e formare un'oscillazione laser; La formazione di varie forme, il più semplice è la cavità risonante del pappagallo di Fabry. In terzo luogo, il laser deve soddisfare la condizione di soglia, cioè il guadagno deve essere maggiore della perdita totale.

Soddisfare determinate condizioni di soglia.

Al fine di formare un'oscillazione stabile, il supporto laser deve fornire un guadagno sufficientemente ampio per compensare la perdita ottica causata dalla cavità risonante e dalla perdita causata dall'uscita laser dalla superficie della cavità, e aumenta continuamente il campo ottico nella cavità . Ciò richiede un'iniezione di corrente sufficientemente forte, cioè abbastanza inversione di popolazione, maggiore è il grado di inversione della popolazione, maggiore è il guadagno ottenuto, cioè una determinata condizione di soglia corrente deve essere soddisfatta. Quando il laser raggiunge la soglia, la luce con una lunghezza d'onda specifica può risuonare nella cavità ed essere amplificata e infine formare un laser per la produzione continua.

La cavità risonante può svolgere il ruolo del feedback ottico e formare l'oscillazione laser.

Per ottenere effettivamente le radiazioni stimolate coerenti, la radiazione stimolata deve essere alimentata più volte nel risonatore ottico per formare l'oscillazione laser. La cavità risonante del laser è formata dalla superficie naturale del cristallo del semiconduttore come specchio di riflessione, che di solito non emette luce. La fine dell'obiettivo è rivestita con un film dielettrico multistrato ad alta riflessione e la superficie di emissione luminosa è rivestita con un film antiriflesso.

Condizioni di guadagno:

La distribuzione di inversione dei vettori nel mezzo di lasing (regione attiva) è stabilita. Nei semiconduttori, l'energia degli elettroni è rappresentata da una banda energetica composta da una serie di livelli di energia che sono vicini a continui. Pertanto, al fine di raggiungere l'inversione della popolazione nei semiconduttori, deve essere nella banda di conduzione dello stato ad alta energia tra le due regioni di banda energetica. Il numero di elettroni in basso è molto più grande del numero di fori nella parte superiore della banda di valenza a bassa energia. Ciò si ottiene applicando un pregiudizio in avanti per l'omojunction o l'eterojunction e iniettando i portatori necessari nello strato attivo. Eccitati elettroni dalla banda di valenza energetica inferiore alla banda di conduzione energetica superiore. Quando un gran numero di elettroni e fori in uno stato di ricombina di inversione della popolazione, si verifica un'emissione stimolata.