مبدأ انبعاث الضوء من ليزر أشباه الموصلات

ليزر شبه موصلالمعروف أيضا باسمأقطاب ليزر، هي أشعة الليزر التي تستخدم مواد أشباه الموصلات كمواد عمل. تتميز بخصائص الحجم الصغير وعمر الحياة الطويل ، ويمكنها استخدام تيار الحقن البسيط لضخ جهد التشغيل والتيار المتوافق مع الدوائر المتكاملة ، بحيث يمكن دمجها بشكل متجانس معها. بسبب هذه المزايا ، تم استخدام ليزر ديود أشباه الموصلات على نطاق واسع في اتصالات الليزر ، والتخزين البصري ، والجيروسكوبات البصرية ، والطباعة بالليزر ، وتحديد المدى والرادار.

مبدأ انبعاث ضوء الليزر

يجب أن يستوفي الليزر الشروط التالية: أولاً ، انعكاس السكان ؛ ثانياً ، يجب أن يكون هناك تجويف رناني ، يمكنه تشغيل وظيفة التغذية المرتدة البصرية وتشكيل تذبذب الليزر ؛ تشكيل أشكال مختلفة ، وأبسطها هو تجويف الرنين Fabry-الببغاء. ثالثا ، يجب أن يفي الليزر بشرط العتبة ، أي أن الكسب يجب أن يكون أكبر من الخسارة الكلية.

تلبية شروط عتبة معينة.

من أجل تشكيل تذبذب مستقر ، يجب أن يوفر وسط الليزر مكسبًا كبيرًا بما فيه الكفاية للتعويض عن الفقد البصري الناجم عن تجويف الرنين والخسارة الناجمة عن إخراج الليزر من سطح التجويف ، وزيادة المجال البصري باستمرار في التجويف. وهذا يتطلب حقنة تيار قوية بما فيه الكفاية ، أي ما يكفي من انعكاس السكان ، وكلما ارتفعت درجة انعكاس السكان ، كلما زاد المكسب ، أي يجب تلبية شرط عتبة حالي معين. عندما يصل الليزر إلى العتبة ، يمكن أن يتردد صدى الضوء ذو الطول الموجي المحدد في التجويف ويتم تضخيمه ، وفي النهاية يشكل ليزر للإنتاج المستمر.

يمكن أن يلعب تجويف الرنين دور التغذية المرتدة البصرية وتشكيل تذبذب الليزر.

للحصول في الواقع على إشعاع محفز متماسك ، يجب تغذية الإشعاع المحفز عدة مرات في المرنان البصري لتشكيل تذبذب الليزر. يتشكل تجويف الليزر بالرنين من سطح الانقسام الطبيعي لبلورة أشباه الموصلات كمرآة انعكاسية ، والتي عادة لا تنبعث منها الضوء. يتم طلاء نهاية العدسة بغشاء عازل متعدد الطبقات عالي الانعكاس ، ويتم طلاء السطح الباعث للضوء بغشاء مضاد للانعكاس.

شروط كسب:

تم تأسيس توزيع انعكاس الناقلات في وسط التسكين (المنطقة النشطة). في أشباه الموصلات ، يتم تمثيل طاقة الإلكترونات بواسطة شريط طاقة يتكون من سلسلة من مستويات الطاقة التي تكون قريبة من المستمرة. لذلك ، من أجل تحقيق انعكاس سكاني في أشباه الموصلات ، يجب أن يكون في نطاق توصيل حالة الطاقة العالية بين منطقتي نطاق الطاقة. عدد الإلكترونات في الجزء السفلي أكبر بكثير من عدد الثقوب في الجزء العلوي من نطاق التكافؤ في حالة الطاقة المنخفضة. يتم تحقيق ذلك من خلال تطبيق تحيز أمامي على التوصيل المتجانس أو التغاير وحقن الناقلات الضرورية في الطبقة النشطة. تثير الإلكترونات من نطاق تعادل الطاقة السفلي إلى نطاق توصيل الطاقة الأعلى. عندما يتجمع عدد كبير من الإلكترونات والثقوب في حالة انعكاس السكان ، يحدث انبعاث محفز.