Yr egwyddor weithio a'r prif fathau olaser lled-ddargludyddion
Lled-ddargludyddionDeuodau laser, gyda'u heffeithlonrwydd uchel, eu miniatureiddio a'u hamrywiaeth tonfedd, fe'u defnyddir yn helaeth fel cydrannau craidd technoleg optoelectroneg mewn meysydd fel cyfathrebu, gofal meddygol a phrosesu diwydiannol. Mae'r erthygl hon yn cyflwyno ymhellach yr egwyddor weithio a'r mathau o laserau lled-ddargludyddion, sy'n gyfleus ar gyfer cyfeirnod dethol y rhan fwyaf o ymchwilwyr optoelectroneg.
1. Egwyddor allyrru golau laserau lled-ddargludyddion
Mae egwyddor goleuedd laserau lled-ddargludyddion yn seiliedig ar strwythur y band, trawsnewidiadau electronig ac allyriadau ysgogedig deunyddiau lled-ddargludyddion. Mae deunyddiau lled-ddargludyddion yn fath o ddeunydd gyda bwlch band, sy'n cynnwys band falens a band dargludiad. Pan fydd y deunydd yn y cyflwr daear, mae electronau'n llenwi'r band falens tra nad oes electronau yn y band dargludiad. Pan gymhwysir maes trydan penodol yn allanol neu pan chwistrellir cerrynt, bydd rhai electronau'n trawsnewid o'r band falens i'r band dargludiad, gan ffurfio parau electron-twll. Yn ystod y broses o ryddhau ynni, pan gaiff y parau electron-twll hyn eu hysgogi gan y byd y tu allan, cynhyrchir ffotonau, hynny yw, laserau.
2. Dulliau cyffroi laserau lled-ddargludyddion
Mae tri dull cyffroi yn bennaf ar gyfer laserau lled-ddargludyddion, sef math chwistrellu trydanol, math pwmp optegol a math cyffroi trawst electron egni uchel.
Laserau lled-ddargludyddion wedi'u chwistrellu'n drydanol: Yn gyffredinol, maent yn ddeuodau cyffordd wyneb lled-ddargludyddion wedi'u gwneud o ddeunyddiau fel gallium arsenide (GaAs), cadmiwm sylffid (CdS), indiwm ffosffid (InP), a sinc sylffid (ZnS). Maent yn cael eu cyffroi trwy chwistrellu cerrynt ar hyd y duedd ymlaen, gan gynhyrchu allyriadau ysgogedig yn rhanbarth y plân cyffordd.
Laserau lled-ddargludyddion wedi'u pwmpio'n optegol: Yn gyffredinol, defnyddir crisialau sengl lled-ddargludyddion math-N neu fath-P (megis GaAS, InAs, InSb, ac ati) fel y sylwedd gweithio, a'rlaserDefnyddir y cynnyrch a allyrrir gan laserau eraill fel y cyffroad sy'n cael ei bwmpio'n optegol.
Laserau lled-ddargludyddion a gyffroir gan drawst electron egni uchel: Yn gyffredinol, maent hefyd yn defnyddio crisialau sengl lled-ddargludyddion math-N neu fath-P (megis PbS, CdS, ZhO, ac ati) fel y sylwedd gweithio ac maent yn cael eu cyffroi trwy chwistrellu trawst electron egni uchel o'r tu allan. Ymhlith dyfeisiau laser lled-ddargludyddion, yr un sydd â pherfformiad gwell a chymhwysiad ehangach yw'r laser deuod GaAs a chwistrellir yn drydanol gyda heterostrwythur dwbl.
3. Y prif fathau o laserau lled-ddargludyddion
Rhanbarth Gweithredol laser lled-ddargludyddion yw'r ardal graidd ar gyfer cynhyrchu ac ymhelaethu ffotonau, a dim ond ychydig ficrometrau yw ei drwch. Defnyddir strwythurau tywysydd tonnau mewnol i gyfyngu ar drylediad ochrol ffotonau a gwella dwysedd ynni (megis tywysyddion tonnau crib a hetero-gyffordd claddedig). Mae'r laser yn mabwysiadu dyluniad sinc gwres ac yn dewis deunyddiau dargludedd thermol uchel (megis aloi copr-twngsten) ar gyfer gwasgaru gwres yn gyflym, a all atal drifft tonfedd a achosir gan orboethi. Yn ôl eu strwythur a'u senarios cymhwysiad, gellir dosbarthu laserau lled-ddargludyddion i'r pedwar categori canlynol:
Laser Allyrru Ymyl (EEL)
Mae'r laser yn cael ei allbynnu o'r arwyneb hollti ar ochr y sglodion, gan ffurfio man eliptig (gyda Ongl gwyriad o tua 30° × 10°). Mae tonfeddi nodweddiadol yn cynnwys 808nm (ar gyfer pwmpio), 980 nm (ar gyfer cyfathrebu), a 1550 nm (ar gyfer cyfathrebu ffibr). Fe'i defnyddir yn helaeth mewn torri diwydiannol pŵer uchel, ffynonellau pwmpio laser ffibr, a rhwydweithiau asgwrn cefn cyfathrebu optegol.
2. Laser Allyrru Arwyneb Ceudod Fertigol (VCSEL)
Mae'r laser yn cael ei allyrru'n berpendicwlar i wyneb y sglodion, gyda thrawst crwn a chymesur (Ongl dargyfeirio <15°). Mae'n integreiddio adlewyrchydd Bragg dosbarthedig (DBR), gan ddileu'r angen am adlewyrchydd allanol. Fe'i defnyddir yn helaeth mewn synhwyro 3D (megis adnabod wynebau ffôn symudol), cyfathrebu optegol amrediad byr (canolfannau data), a LiDAR.
3. Laser Rhaeadr Cwantwm (QCL)
Yn seiliedig ar drawsnewidiad rhaeadr electronau rhwng Ffynhonnau cwantwm, mae'r donfedd yn cwmpasu'r ystod is-goch canol i bell (3-30 μm), heb yr angen am wrthdroad poblogaeth. Cynhyrchir ffotonau trwy drawsnewidiadau rhyng-is-fand ac fe'u defnyddir yn gyffredin mewn cymwysiadau fel synhwyro nwy (megis canfod CO₂), delweddu terahertz, a monitro amgylcheddol.
Gall dyluniad ceudod allanol y laser tiwniadwy (drych grat/prism/MEMS) gyflawni ystod tiwnio tonfedd o ±50 nm, gyda lled llinell gul (<100 kHz) a chymhareb gwrthod modd ochr uchel (>50 dB). Fe'i defnyddir yn gyffredin mewn cymwysiadau fel cyfathrebu amlblecsio rhannu tonfedd dwys (DWDM), dadansoddi sbectrol, a delweddu biofeddygol. Defnyddir laserau lled-ddargludyddion yn helaeth mewn dyfeisiau laser cyfathrebu, dyfeisiau storio laser digidol, offer prosesu laser, offer marcio a phecynnu laser, teipio ac argraffu laser, offer meddygol laser, offerynnau canfod pellter a cholimiad laser, offerynnau ac offer laser ar gyfer adloniant ac addysg, cydrannau a rhannau laser, ac ati. Maent yn perthyn i gydrannau craidd y diwydiant laser. Oherwydd ei ystod eang o gymwysiadau, mae nifer o frandiau a gweithgynhyrchwyr laserau. Wrth wneud dewis, dylai fod yn seiliedig ar anghenion penodol a meysydd cymhwysiad. Mae gan wahanol weithgynhyrchwyr wahanol gymwysiadau mewn gwahanol feysydd, a dylid dewis gweithgynhyrchwyr a laserau yn ôl maes cymhwysiad gwirioneddol y prosiect.
Amser postio: Tach-05-2025