Peşəkar Bilik

Yarımkeçirici lazer diodlarının növləri

2021-03-19
Lazerlər strukturuna görə təsnif edilir: FP, DFB, DBR, QW, VCSEL FP: Fabry-Perot, DFB: paylanmış əks əlaqə, DBR: paylanmış Bragg reflektoru, QW: kvant quyusu, VCSEL: şaquli boşluq səthində əks olunan lazer.
(1) Fabry-Perot (FP) tipli lazer diodu epitaksial şəkildə böyüdülmüş aktiv təbəqədən və aktiv təbəqənin hər iki tərəfində məhdudlaşdırıcı təbəqədən, rezonans boşluğu isə kristalın iki parçalanma müstəvisindən və aktiv təbəqədən ibarətdir. N tipli ola bilər, P tipi də ola bilər. Band boşluğu fərqinə görə heteroqovuşma maneəsinin mövcudluğuna görə, aktiv təbəqəyə enjekte edilən elektronlar və dəliklər diffuziya edilə və nazik bir aktiv təbəqədə məhdudlaşdırıla bilməz, belə ki, hətta kiçik bir cərəyan belə axar, digər tərəfdən onu həyata keçirmək asandır. tərəfdən, dar band boşluğunun aktiv təbəqəsi qapalı təbəqədən daha böyük bir sındırma indeksinə malikdir və işıq böyük faiz dərəcəsi olan bir bölgədə cəmlənir, buna görə də aktiv təbəqə ilə məhdudlaşır. Aktiv təbəqədə tərs bifurkasiyanı meydana gətirən elektrik-F keçiricilik zolağından valentlik zolağına (və ya çirklilik səviyyəsinə) keçdikdə, fotonlar fotonları yaymaq üçün dəliklərlə birləşir və fotonlar iki parçalanmalı boşluqda əmələ gəlir. təyyarələr. Optik qazanc əldə etmək üçün əks əksin yayılması davamlı olaraq artırılır. Optik qazanc rezonans boşluğunun itkisindən çox olduqda, lazer xaricə yayılır. Lazer mahiyyət etibarilə stimullaşdırılan optik rezonans gücləndiricisidir.
(2) Paylanmış əks əlaqə (DFB) lazer diodu Onun FP tipli lazer diodundan əsas fərqi ondan ibarətdir ki, onun boşluq güzgüsünün parçalanmış əksi yoxdur və onun əks etdirmə mexanizmi aktiv sahə dalğa qurğusunda Bragg ızgarası ilə təmin edilir, yalnız razı Bragg səpilmə prinsipinin aperturası. Mühitdə irəli-geri əks etdirməyə icazə verilir və lazer mühit populyasiyanın inversiyasına nail olduqda və qazanc eşik şərtinə cavab verəndə görünür. Bu cür əks etdirmə mexanizmi incə bir əks əlaqə mexanizmidir, buna görə də paylanmış əks əlaqə lazer diodunun adıdır. Bragg ızgarasının tezlik seçici funksiyasına görə, o, çox yaxşı monoxromatikliyə və istiqamətə malikdir; əlavə olaraq, güzgü kimi kristal parçalanma müstəvisindən istifadə etmədiyi üçün inteqrasiya etmək daha asandır.
(3) Paylanmış Bragg (DBR) reflektor lazer diodu Onun DFB lazer diodundan fərqi ondan ibarətdir ki, onun dövri xəndəyi aktiv dalğa ötürücüsünün səthində deyil, aktiv təbəqə dalğa qurğusunun hər iki tərəfindəki passiv dalğa ötürücüsünün üzərindədir. Passiv dövri büzməli dalğa bələdçisi Bragg güzgüsü kimi çıxış edir. Spontan emissiya spektrində yalnız Bragg tezliyinə yaxın işıq dalğaları effektiv əks əlaqə təmin edə bilər. Aktiv dalğa ötürücüsünün qazanma xüsusiyyətlərinə və passiv dövri dalğa ötürücüsünün Braqq əks olunmasına görə, yalnız Bragg tezliyinə yaxın olan işıq dalğası salınım vəziyyətini təmin edə bilər və bununla da lazeri buraxır.
(4) Kvant Quyu (QW) Lazer Diodları Aktiv təbəqənin qalınlığı De Broyl dalğa uzunluğuna (λ 50 nm) azaldıqda və ya Bor radiusu ilə (1-dən 50 nm-ə qədər) müqayisə edildikdə yarımkeçiricinin xüsusiyyətləri Əsas. Dəyişikliklər, yarımkeçirici enerji zolağının strukturu, daşıyıcının hərəkətlilik xüsusiyyətləri yeni effekt verəcək - kvant effekti, müvafiq potensial quyu kvant quyusuna çevrilir. Biz super qəfəsli və kvant quyusu quruluşlu LD-ni kvant quyusu LD adlandırırıq. Daşıyıcı potensial quyusuna malik olan LD tək kvant quyusu (SQW) LD, n daşıyıcı potensial quyusu və (n+1) maneəsi olan LD kvant quyusu isə çoxillik doldurma quyusu (MQW) LD adlanır. Kvant quyusu lazer diodunun ümumi ikiqat heteroqovuşma (DH) lazer diodunun aktiv təbəqəsinin qalınlığının (d) onlarla nanometr və ya daha az olduğu bir quruluş var. Kvant quyusu lazer diodları aşağı həddə cərəyan, yüksək temperaturda işləmə, dar spektral xətt genişliyi və yüksək modulyasiya sürəti üstünlüklərinə malikdir.
(5) Şaquli boşluq səthi emissiya lazeri (VCSEL) Onun aktiv bölgəsi iki qapalı təbəqə arasında yerləşir və ikiqat heteroqovuşma (DH) konfiqurasiyasını təşkil edir. Aktiv bölgədə enjeksiyon cərəyanını məhdudlaşdırmaq üçün implantasiya cərəyanı basdırılmış istehsal üsulları vasitəsilə dairəvi aktiv bölgədə tamamilə məhdudlaşdırılır. Onun boşluğunun uzunluğu DH strukturunun uzununa uzunluğuna basdırılır, ümumiyyətlə 5 ~ 10μm və onun boşluğunun iki güzgüsü artıq kristalın parçalanma müstəvisi deyil və bir güzgü P tərəfində yerləşir (açar digəri güzgü tərəfi N tərəfə (substrat tərəfi və ya işıq çıxışı tərəfi) yerləşdirilir.Yüksək işıq səmərəliliyi, son dərəcə aşağı iş entalpiyası, yüksək temperaturda dayanıqlıq və uzun xidmət müddəti kimi üstünlüklərə malikdir.