Що таке напівпровідниковий лазер? (Частина Ⅱ)

Напівпровідникові лазери належить до різновиду твердотільного лазера, є напівпровідниковим матеріалом як лазерним середовищем, до області джерела діода з інжекцією струму як режиму накачування лазерного діода (випромінювання, збуджене електроном, для створення світла). Серед усіх типів лазерів напівпровідниковий лазер має найкращу ефективність перетворення енергії (ефективність електрооптичного перетворення потужних напівпровідникових лазерних компонентів, які безпосередньо застосовуються, може досягати 60-70 відсотків). Його можна використовувати як джерело основного насоса для волоконного лазера, твердотільного лазера та інших видів оптичного лазера для накачування, а також сприяти швидкому розвитку технології волоконного лазера та твердотільного лазера.(Продовжити з частини Ⅰ)

3. Історія розвитку напівпровідникового лазера

Напівпровідниковий лазер на початку 1960-х років — це лазер на гомогенному переході, який являє собою діод з pn-переходом, виготовлений із певного матеріалу. При прямому введенні струму електрони безперервно інжектуються в P-зону, а дірки безперервно інжектуються в N-зону. В результаті реалізується зміна розподілу носіїв у вихідній області виснаження pn-переходу. Оскільки швидкість міграції електронів є вищою за швидкість міграції дірок, випромінювання та рекомбінація відбуваються в активній області, випромінюючи флуоресценцію, і лазер виникає за певних умов. Це свого роду напівпровідниковий лазер, який може працювати тільки у вигляді імпульсу. Другим етапом у розвитку напівпровідникового лазера є гетероструктурний напівпровідниковий лазер, який складається з двох тонких шарів напівпровідникових матеріалів з різними ширинами забороненої зони, таких як GaAs і GaAlAs. Першим з'явився одиночний гетероструктурний лазер (1969). Щоб зменшити порогову густину струму переходу GaAsP-N, значення SHLD на один порядок нижче, ніж у лазера з однорідним переходом, але SHLD все ще не може працювати безперервно при кімнатній температурі.

З кінця 1970-х років напівпровідниковий лазер розвивався в двох напрямках: один - інформаційний лазер для передачі інформації, а інший - потужний лазер для підвищення оптичної потужності. Завдяки застосуванню твердотільного лазера з накачуванням, напівпровідниковий лазер високої потужності (безперервна вихідна потужність понад 100 МВт, імпульсна вихідна потужність понад 5 Вт, можна назвати потужним напівпровідниковим лазером).

Проривний прогрес був досягнутий у 1990-х роках, який ознаменувався значним збільшенням вихідної потужності напівпровідникових лазерів. Потужні напівпровідникові лазери кіловатного рівня були запущені в комерційний продаж за кордоном, а потужність вітчизняних зразків пристроїв досягла 600 Вт. Якщо з точки зору розширення лазерного діапазону, перший інфрачервоний напівпровідниковий лазер, а потім велика кількість червоного напівпровідникового лазера 670 нм у програму, а потім, довжина хвилі 650 нм, 635 нм вийшло, синє світло, синє світло напівпровідниковий лазер був успішно розроблений, 10 мВт фіолетовий і навіть ультрафіолетовий напівпровідниковий лазер, він також знаходиться в стадії розробки. Наприкінці 1990-х років швидко розвивалися поверхнево-випромінювальні лазери та лазери з вертикальним резонатором, і було розглянуто багато застосувань у ультрапаралельній оптоелектроніці. Пристрої з довжиною довжини 980 нм, 850 нм і 780 нм використовуються в оптичних системах. В даний час поверхнево-випромінювальні лазери з вертикальним резонатором використовуються у високошвидкісних мережах гігабітного Ethernet.

4. Застосування напівпровідникового лазера

Напівпровідниковий лазер є зрілим раніше, з швидшим прогресом класу лазерів, через його широкий діапазон довжин хвиль, просте виробництво, низьку вартість, легке масове виробництво, а також через невеликі розміри, легкість, тривалий термін служби, отже, різновиди швидкого розвитку , широкий спектр застосування, налічує більше 300 видів.

1) Застосування в промисловості та техніці

① Оптоволоконний зв'язок. Напівпровідниковий лазер є практичним джерелом світла волоконно-оптичної системи зв'язку. Оптоволоконний зв'язок став основним напрямком сучасних комунікаційних технологій.

②Доступ до оптичного диска. Напівпровідникові лазери вже використовуються в пам’яті на оптичних дисках, яка має перевагу в зберіганні великого обсягу інформації про звук, текст і зображення. Використання синього та зеленого лазерів може значно покращити щільність зберігання компакт-дисків.

③Спектральний аналіз. Регульований напівпровідниковий лазер далекого інфрачервоного діапазону використовувався для аналізу газу в навколишньому середовищі, моніторингу забруднення повітря, вихлопних газів автомобілів тощо. Його можна використовувати в промисловості для моніторингу процесу газоосадження.

④Оптична обробка інформації. Напівпровідникові лазери знайшли застосування в оптичних інформаційних системах. Поверхнева емісійна напівпровідникова лазерна двовимірна матриця є ідеальним джерелом світла для оптичних систем паралельної обробки, які будуть використовуватися в комп’ютерах і оптичних нейронних мережах.

⑤Лазерна мікрофабрикація. За допомогою високоенергетичного ультраширокого лазера, створеного напівпровідниковим лазером з перемикачем Q, інтегральна схема може бути вирізана, пробита тощо.

⑥ Лазерна сигналізація. Напівпровідникова лазерна сигналізація широко використовується, включаючи охоронну сигналізацію, сигналізацію рівня води, сигналізацію відстані автомобіля тощо.

⑦Лазерний принтер. Потужні напівпровідникові лазери вже використовуються в лазерних принтерах. Використання синього та зеленого лазерів може значно покращити швидкість друку та роздільну здатність.

⑧ Лазерний сканер штрих-коду. Напівпровідникові лазерні сканери штрих-кодів знайшли широке застосування в торгівлі товарами, а також книгами та архівами.

⑨Накачайте твердотільний лазер. Це важливе застосування потужних напівпровідникових лазерів, які можна використовувати для заміни оригінальної атмосферної лампи та створення повністю твердотільної лазерної системи.

⑩ Лазерне телебачення високої чіткості. Найближчим часом на ринок можна буде випустити напівпровідникові лазерні телевізори без електронно-променевих трубок із використанням червоного, синього та зеленого лазерів, які, за оцінками, споживають на 20 відсотків менше енергії, ніж існуючі телевізори.

2) Застосування в медичних і наукових дослідженнях

① Лазерна хірургія. Напівпровідникові лазери використовуються для висічення м’яких тканин, з’єднання тканин, коагуляції та вапоризації. Ця технологія широко використовується в загальній хірургії, пластичній хірургії, дерматології, урології, акушерстві, гінекології та ін.

②Лазерна динамічна терапія. Світлочутливі речовини, які мають спорідненість до пухлини, вибірково збираються в раковій тканині, і ракова тканина опромінюється напівпровідниковим лазером для отримання активних форм кисню, щоб зробити її некротичною, не пошкоджуючи здорову тканину.

③ Дослідження в галузі науки про життя. «Оптичні пінцети», які використовують напівпровідникові лазери для вилучення живих клітин або хромосом і переміщення їх куди завгодно, використовувалися для покращення клітинного синтезу, взаємодії клітин і судово-медичної діагностики.

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.