Параметри, принципи та застосування лазерного діода

Принцип роботи напівпровідникових лазерних діодів теоретично такий же, як і газових лазерів.
Лазерний діод по суті є напівпровідниковим діодом. Залежно від того, чи є матеріал PN-переходу однаковим, лазерний діод можна розділити на гомоперехід, одинарний гетероперехід (SH), подвійний гетероперехід (DH) і лазерні діоди з квантовою ямою (QW). Лазерні діоди з квантовою ямою мають такі переваги, як низький пороговий струм і висока вихідна потужність, і в даний час є основними продуктами на ринку. У порівнянні з лазерами лазерні діоди мають такі переваги, як висока ефективність, малий розмір і тривалий термін служби. Однак їх вихідна потужність мала (зазвичай менше 2 мВт), погана лінійність і монохроматичність не дуже хороші, що обмежує їх застосування в системах кабельного телебачення. Дуже обмежений, не може передавати багатоканальні високоякісні аналогові сигнали. У модулі зворотного зв’язку двонаправленого оптичного приймача лазерні діоди з квантовою ямою зазвичай використовуються як джерела світла для висхідної передачі.

Суть лазерного діода
Лазерний діод по суті є напівпровідниковим діодом. Залежно від того, чи є матеріал PN-переходу однаковим, лазерний діод можна розділити на гомоперехід, одинарний гетероперехід (SH), подвійний гетероперехід (DH) і лазерні діоди з квантовою ямою (QW). Лазерні діоди з квантовою ямою мають такі переваги, як низький пороговий струм і висока вихідна потужність, і в даний час є основними продуктами на ринку. У порівнянні з лазерами лазерні діоди мають такі переваги, як висока ефективність, малий розмір і тривалий термін служби. Однак їх вихідна потужність мала (зазвичай менше 2 мВт), погана лінійність і монохроматичність не дуже хороші, що обмежує їх застосування в системах кабельного телебачення. Дуже обмежений, не може передавати багатоканальні високоякісні аналогові сигнали. У модулі зворотного зв’язку двонаправленого оптичного приймача лазерні діоди з квантовою ямою зазвичай використовуються як джерела світла для висхідної передачі.

Основна структура напівпровідникового лазерного діода показана на малюнку. Пара паралельних площин, перпендикулярних до PN-переходу, утворюють резонансну порожнину Фабрі-Перо. Ними можуть бути площини спайності напівпровідникового кристала або поліровані площини. Дві інші сторони відносно шорсткі, щоб усунути ефект лазера в інших напрямках, крім основного.

У певній роботі PN-перехід лазерного діода утворений двома легованими шарами арсеніду галію. Він має дві структури з плоскими кінцями, одну дзеркальну, паралельну торцю (поверхня з високим ступенем відбиття), а іншу частково відбиваючу. Довжина хвилі випромінюваного світла точно залежить від довжини суглоба. Коли PN-перехід має пряме зміщення зовнішнім джерелом напруги, електрони рухаються через перехід і рекомбінують, як звичайний діод. Коли електрони рекомбінують з дірками, вивільняються фотони. Ці фотони потрапляють на атоми, викликаючи вивільнення нових фотонів. У міру збільшення прямого струму зміщення більше електронів потрапляє в область виснаження і викликає випромінювання більшої кількості фотонів.

Існує два широко використовувані лазерні діоди: ①PIN-фотодіод. Коли він отримує оптичну потужність і генерує фотострум, він принесе квантовий шум. ②Лавинний фотодіод. Він забезпечує внутрішнє посилення та може передавати далі, ніж PIN-фотодіод, але має більший квантовий шум. Щоб отримати гарне співвідношення сигнал/шум, малошумний попередній підсилювач і головний підсилювач повинні бути підключені позаду пристрою фотодетектора.

Зазвичай використовуються такі параметри напівпровідникових лазерних діодів:
(1) Довжина хвилі: тобто робоча довжина хвилі лазерної трубки. Наразі довжини хвиль лазерних трубок, які можна використовувати як фотоелектричні перемикачі, включають 635 нм, 650 нм, 670 нм, 690 нм, 780 нм, 810 нм, 860 нм, 980 нм тощо.

(2) Пороговий струм Ith: тобто струм, при якому лазерна трубка починає генерувати лазерні коливання. Для звичайних малопотужних лазерних трубок його значення становить близько десятків міліампер. Пороговий струм лазерних трубок із напруженою структурою з кількома квантовими ямами може досягати 10 мА. наступне.

(3) Робочий струм Iop: тобто струм руху, коли лазерна трубка досягає номінальної вихідної потужності. Це значення є важливим для проектування та налагодження схеми керування лазером.

(4) Кут вертикальної розбіжності θ⊥: кут, під яким світлова смуга лазерного діода відкривається в напрямку, перпендикулярному до PN-переходу, зазвичай близько 15 градусів ~40 градусів.

(5) Горизонтальний кут розбіжності θ∥: кут, під яким світлова смуга лазерного діода відкривається в напрямку, паралельному PN-переходу, зазвичай близько 6 градусів ~10 градусів.

(6) Контрольний струм Im: тобто струм, що протікає через трубку PIN, коли лазерна трубка має номінальну вихідну потужність.

У реальному житті лазерні діоди широко використовуються в галузях інформатики, таких як оптоволоконний зв’язок, зберігання на оптичних дисках, друк і копіювання, а також медична косметологія. Для конкретних застосувань вибір потрібно поєднувати з його основними технічними параметрами, включаючи довжину хвилі, вихідну потужність, робочий струм, робочу напругу тощо. Лазерні діоди також широко використовуються в малопотужних оптоелектронних пристроях, таких як приводи оптичних дисків на комп’ютерах і друку. головки в лазерних принтерах.

Контактна інформація:

Якщо у вас є якісь ідеї, не соромтеся поговорити з нами. Незалежно від того, де знаходяться наші клієнти та які наші вимоги, ми будемо слідувати нашій меті надавати нашим клієнтам високу якість, низькі ціни та найкращий сервіс.