Кәсіби білім

Жартылай өткізгішті лазерлік диодтардың түрлері

2021-03-19
Лазерлер құрылымына қарай жіктеледі: FP, DFB, DBR, QW, VCSEL FP: Fabry-Perot, DFB: үлестірілген кері байланыс, DBR: үлестірілген Bragg рефлекторы, QW: кванттық құдық, VCSEL: тік қуыс беті шағылысқан лазер.
(1) Fabry-Perot (FP) типті лазерлік диод эпитаксиальды өсірілген белсенді қабаттан және белсенді қабаттың екі жағындағы шекті қабаттан тұрады, ал резонанс қуысы кристалдың екі бөлінетін жазықтығынан және белсенді қабаттан тұрады N типті болуы мүмкін, P типті де болуы мүмкін. Жолақ саңылауының айырмашылығына байланысты гетероөнерлеуші ​​тосқауылдың болуына байланысты, белсенді қабатқа енгізілген электрондар мен саңылауларды жайып, оларды жұқа белсенді қабатпен шектеуге болмайды, сондықтан кішкене ток ағып жатса да, оны іске асыру оңай қолмен, тар жолақты саңылаудың белсенді қабаты камера қабатынан гөрі үлкен сыну көрсеткішіне ие, ал жарық үлкен пайыздық мөлшерлемеге ие аймақта шоғырланған, сондықтан ол тек белсенді қабатпен шектеледі. Белсенді қабаттағы төңкерілген бифуркацияны құрайтын электр-F өткізгіштік аймағынан валенттік аймаққа (немесе қоспа деңгейіне) ауысқанда фотондар фотондар шығару үшін саңылаулармен біріктіріліп, фотондар екі бөлінетін қуыста пайда болады ұшақтар. Оптикалық күшейту үшін кері шағылыстың таралуы үздіксіз күшейтіледі. Оптикалық күшейту резонанс қуысының жоғалуынан үлкен болған кезде лазер сыртқа шығарылады. Лазер мәні бойынша стимуляторлы-оптикалық-резонанстық күшейткіш болып табылады.
(2) Үлестірілген кері байланыс (DFB) лазерлік диод Оның FP типті лазерлік диодтан басты айырмашылығы - оның қуыс айнасының кескінді шағылысы жоқ, және оның шағылысу механизмі белсенді аймақтың толқын бағыттағышындағы Bragg торымен қамтамасыз етілген Браггтың шашырау принципінің саңылауы қанағаттандырылды. Ортада алға-артқа шағылыстыруға рұқсат етіледі, ал лазер орта популяция инверсиясына жеткенде және күшейту шекті шартқа сәйкес келгенде пайда болады. Бұл шағылысу механизмі - бұл кері байланыс механизмі, сондықтан кері байланыс лазерлік диод деп аталады. Bragg торының жиіліктік таңдау функциясы арқасында оның монохроматтылығы мен бағыттылығы өте жақсы; сонымен қатар, ол кристалды бөлшектеу жазықтығын айна ретінде пайдаланбағандықтан, оны біріктіру оңайырақ.
(3) Бөлінген Bragg (DBR) рефлекторлы лазерлі диодтың және оның DFB лазерлік диодтың айырмашылығы оның периодты траншеяның белсенді толқын өткізгіштің бетінде емес, белсенді қабатты толқын бағыттағыштың екі жағындағы пассивті толқындық бағыттауда болатындығында. Пассивті мерзімді гофрлі толқындық гид Брагг айнасы ретінде жұмыс істейді. Өздігінен шығатын спектрде тек Брагг жиілігіне жақын жарық толқындары тиімді кері байланыс жасай алады. Белсенді толқын бағыттағышының күшейту сипаттамалары мен пассивті периодты толқын өткізгіштің Брагг шағылысуының арқасында тек Брагг жиілігіне жақын жарық толқыны тербеліс шартын қанағаттандыра алады, сол арқылы лазер шығарады.
(4) Кванттық ұңғыма (QW) лазерлік диодтар Белсенді қабаттың қалыңдығы Де-Бройльдің толқын ұзындығына (Î »50 нм) дейін азаяды немесе Бор радиусымен (1-ден 50 нм) салыстырғанда, жартылай өткізгіштің қасиеттері іргелі. Өзгерістер, жартылай өткізгіштік энергия диапазонының құрылымы, тасымалдаушының қозғалғыштық қасиеттері жаңа әсерге ие болады - кванттық эффект, сәйкес потенциал ұңғыма кванттық ұңғымаға айналады. Қабырғасы жоғары және кванттық ұңғыма құрылымы бар LD кванттық ұңғыма деп атаймыз. Тасымалдаушы потенциал LD ұңғымасының болуы бір кванттық ұңғыма (SQW) LD деп аталады, ал n тасымалдаушы потенциал ұңғымалары және (n + 1) тосқауылы бар LD кванттық ұңғысы көп қуатты (MQW) LD деп аталады. Кванттық ұңғыманың лазерлік диодының құрылымы бар, онда жалпы қосарланған гетероункцияның (DH) лазерлі диодының белсенді қабатының қалыңдығы (d) ондаған нанометр немесе одан да аз болады. Кванттық ұңғыманың лазерлік диодтары төменгі шекті токтың, жоғары температураның жұмысының, тар спектрлік сызық енінің және жоғары модуляция жылдамдығының артықшылықтарына ие.
(5) Тік қуыстың беткі қабатын шығаратын лазер (VCSEL) Оның белсенді аймағы екі шектеу қабатының арасында орналасқан және екі қабатты гетерожүйе (DH) конфигурациясын құрайды. Белсенді аймақтағы инъекциялық токты шектеу үшін имплантация тогы көмілген дайындық техникасы арқылы айналмалы белсенді аймақта толығымен шектелген. Оның қуысының ұзындығы DH құрылымының бойлық ұзындығына көмілген, негізінен 5 ~ 10μм, ал оның қуысының екі айнасы енді кристалдың бөліну жазықтығы емес, ал оның бір айнасы P жағында орналасқан (екінші кілт) айна жағы N жағына (субстрат жағы немесе жарық шығару жағы) орналастырылған, ол жоғары жарық тиімділігі, өте төмен жұмыс энтальпиясы, жоғары температура тұрақтылығы және ұзақ қызмет ету мерзімінің артықшылықтарына ие.