Lāzerdiodes parametri, principi un pielietojums

Pusvadītāju lāzerdiožu darbības princips teorētiski ir tāds pats kā gāzes lāzeriem.
Lāzera diode būtībā ir pusvadītāju diode. Atkarībā no tā, vai PN savienojuma materiāls ir vienāds, lāzera diodes var iedalīt homosavienojuma, viena heterosavienojuma (SH), dubultā heterosavienojuma (DH) un kvantu akas (QW) lāzera diodēs. Kvantu aku lāzerdiodēm ir zemas sliekšņa strāvas un lielas izejas jaudas priekšrocības, un tās pašlaik tirgū ir plaši izplatītas. Salīdzinot ar lāzeriem, lāzerdiodēm ir augsta efektivitāte, mazs izmērs un ilgs kalpošanas laiks. Tomēr to izejas jauda ir maza (parasti mazāka par 2mW), slikta linearitāte un vienkrāsainība nav īpaši laba, kas ierobežo to pielietojumu kabeļtelevīzijas sistēmās. Ļoti ierobežots, nevar pārraidīt daudzkanālu augstas veiktspējas analogos signālus. Divvirzienu optiskā uztvērēja atvilces maršrutēšanas modulī kvantu aku lāzerdiodes parasti izmanto kā gaismas avotus augšupsaites pārraidei.

Lāzera diožu esence
Lāzera diode būtībā ir pusvadītāju diode. Atkarībā no tā, vai PN savienojuma materiāls ir vienāds, lāzera diodes var iedalīt homosavienojuma, viena heterosavienojuma (SH), dubultā heterosavienojuma (DH) un kvantu akas (QW) lāzera diodēs. Kvantu aku lāzerdiodēm ir zemas sliekšņa strāvas un lielas izejas jaudas priekšrocības, un tās pašlaik tirgū ir plaši izplatītas. Salīdzinot ar lāzeriem, lāzerdiodēm ir augsta efektivitāte, mazs izmērs un ilgs kalpošanas laiks. Tomēr to izejas jauda ir maza (parasti mazāka par 2mW), slikta linearitāte un vienkrāsainība nav īpaši laba, kas ierobežo to pielietojumu kabeļtelevīzijas sistēmās. Ļoti ierobežots, nevar pārraidīt daudzkanālu augstas veiktspējas analogos signālus. Divvirzienu optiskā uztvērēja atvilces maršrutēšanas modulī kvantu aku lāzerdiodes parasti izmanto kā gaismas avotus augšupsaites pārraidei.

Pusvadītāju lāzerdiodes pamatstruktūra ir tāda, kā parādīts attēlā. Pāris paralēlas plaknes, kas ir perpendikulāras PN krustojumam, veido Fabri-Pero rezonanses dobumu. Tās var būt pusvadītāju kristāla šķelšanās plaknes vai pulētas plaknes. Atlikušās divas puses ir salīdzinoši raupjas, lai novērstu lāzera efektu citos virzienos, izņemot galveno virzienu.

Specifiskā darbībā lāzerdiodes PN savienojumu veido divi leģēti gallija arsenīda slāņi. Tam ir divas plakanu galu struktūras, viena ir spoguļota paralēli galam (ļoti atstarojoša virsma) un otra daļēji atstarojoša. Izstarotās gaismas viļņa garums ir precīzi saistīts ar savienojuma garumu. Kad PN pāreja ir nobīdīta uz priekšu ar ārēju sprieguma avotu, elektroni pārvietojas pa krustojumu un rekombinējas kā parasta diode. Kad elektroni rekombinējas ar caurumiem, tiek atbrīvoti fotoni. Šie fotoni ietriecas atomos, izraisot vairāk fotonu atbrīvošanos. Palielinoties priekšējai nobīdes strāvai, vairāk elektronu nonāk izsīkuma reģionā un izraisa vairāk fotonu emisiju.

Parasti tiek izmantotas divas lāzerdiodes: ①PIN fotodiode. Kad tas saņem optisko jaudu un ģenerē fotostrāvu, tas radīs kvantu troksni. ②Lavīnas fotodiode. Tas nodrošina iekšēju pastiprinājumu un var pārraidīt tālāk nekā PIN fotodiode, taču tam ir lielāks kvantu troksnis. Lai iegūtu labu signāla un trokšņa attiecību, aiz fotodetektora ierīces ir jāpievieno zema trokšņa līmeņa priekšpastiprinātājs un galvenais pastiprinātājs.

Pusvadītāju lāzerdiožu parasti izmantotie parametri ir:
(1) Viļņa garums: tas ir, lāzera caurules darba viļņa garums. Pašlaik lāzera lampu viļņu garumi, ko var izmantot kā fotoelektriskos slēdžus, ir 635 nm, 650 nm, 670 nm, 690 nm, 780 nm, 810 nm, 860 nm, 980 nm utt.

(2) Sliekšņa strāva Ith: tas ir, strāva, pie kuras lāzera caurule sāk radīt lāzera svārstības. Vispārējām mazjaudas lāzerlampām tā vērtība ir aptuveni desmitiem miliamperu. Sliekšņa strāva lāzera lampām ar sasprindzinātu vairāku kvantu aku struktūru var būt pat 10 mA. sekojošais.

(3) Darba strāva Iop: tas ir, virzošā strāva, kad lāzera caurule sasniedz nominālo izejas jaudu. Šī vērtība ir svarīga lāzera piedziņas ķēdes projektēšanai un atkļūdošanai.

(4) Vertikālās novirzes leņķis θ⊥: leņķis, kurā lāzera diodes gaismas sloksne atveras virzienā, kas ir perpendikulārs PN krustojumam, parasti aptuveni 15° ~ 40°.

(5) Horizontālās novirzes leņķis θ∥: leņķis, kurā lāzerdiodes gaismas josla atveras virzienā, kas ir paralēls PN krustojumam, parasti aptuveni 6 grādi ~ 10 grādi.

(6) Uzraudzības strāva Im: tas ir, strāva, kas plūst caur PIN cauruli, kad lāzera caurulei ir nominālā izejas jauda.

Reālajā dzīvē lāzerdiodes plaši izmanto informācijas zinātnes jomās, piemēram, optisko šķiedru sakaros, optisko disku glabāšanā, drukāšanā un kopēšanā, kā arī medicīnas kosmetoloģijā. Īpašiem lietojumiem atlase ir jāapvieno ar tā galvenajiem tehniskajiem parametriem, tostarp viļņa garumu, izejas jaudu, darba strāvu, darba spriegumu utt. Lāzerdiodes plaši izmanto arī mazjaudas optoelektroniskās ierīcēs, piemēram, optisko disku diskdziņi datoros un drukāšanas ierīcēs. galviņas lāzerprinteros.

Kontaktinformācija:

Ja jums ir kādas idejas, droši sazinieties ar mums. Neatkarīgi no tā, kur atrodas mūsu klienti un kādas ir mūsu prasības, mēs ievērosim savu mērķi nodrošināt saviem klientiem augstu kvalitāti, zemas cenas un vislabāko servisu.