Kas ir lāzerdiode?
Lāzera diode (pusvadītāju lāzers) ir elektroniska ierīce, kas izmanto pusvadītāju pn savienojumu, lai pārveidotu strāvu gaismas enerģijā un ģenerētu lāzeru. Lāzera diodei ir lieliska virzība un taisnums. Kā gaismas avots ar vieglu enerģijas kontroli, to plaši izmanto optiskajā komunikācijā, ārstniecībā, sensoros, datu glabāšanā, atpūtā un izklaidē. Tās pamatprincips ir izmantot gaismu, kas rodas elektronu un caurumu rekombinācijas laikā.
Lāzera diodes sauc arī par "pusvadītāju lāzeriem". "Lāzers" ir akronīms vārdam "Gaismas pastiprināšana ar stimulētu starojuma emisiju", kas nozīmē "stimulēta gaismas pastiprināšanas emisija". Pat ja dabiskās gaismas un LED gaismas viļņa garums ir nemainīgs, to fāzes atšķirība nav nemainīga un viļņu forma nav vienmērīga. Lāzers ir "koherenta" gaisma, kas tikai pastiprina noteiktu viļņa garumu. Koherentiem gaismas avotiem ir nemainīga fāzes atšķirība un konsekventa viļņu forma, un traucējumus var izmantot, lai fokusu padarītu ļoti mazu (daži um ~), tāpēc tos var izmantot dažādos lietojumos, piemēram, optiskajos slēdžos un optiskajā modulācijā.
Vēsture un attīstība
Lāzerdiožu vēsture aizsākās 1917. gadā, kad Alberts Einšteins pirmo reizi izvirzīja teoriju par "stimulētas starojuma emisijas" fenomenu, liekot pamatu visām lāzertehnoloģijām. Vēlāk vācietis Džons fon Neumans 1953. gadā nepublicētā manuskriptā aprakstīja pusvadītāju lāzeru jēdzienu. 1957. gadā amerikānis Gordons Gūlds ierosināja, ka stimulētu starojuma emisiju varētu izmantot gaismas pastiprināšanai, un nosauca to par "LASER (Light Amplification by Stimulated Emission of Radiācija)". Tādā veidā, dažādu valstu zinātniekiem turpinot gūt panākumus lāzeru izpētē, 1962. gadā atklājās gallija arsenīda (GaAs) pusvadītāju lāzera homosavienojuma struktūra un faktiski tika pārbaudīta koherentas gaismas tehnoloģija. Tajā pašā gadā veiksmīgas bija arī redzamās gaismas svārstības. Tomēr šī laikmeta pusvadītāju lāzeriem bija problēmas ar nepārtrauktu svārstību istabas temperatūrā. 1970. gadā dubulto heterostruktūru atklāšana padarīja iespējamu nepārtrauktas svārstības istabas temperatūrā. Pēc 1970. gadiem pusvadītāju lāzera tehnoloģija strauji attīstījās un tika plaši izmantota dažādās jomās.
Lāzerdiožu gaismas izstarošanas princips
Lāzera diodes ir pusvadītāju ierīces, kas var izstarot noteikta viļņa garuma lāzera gaismu. Tā pamatstruktūra sastāv no pn savienojuma, kas sastāv no p tipa pusvadītāja un n tipa pusvadītāja, aktīvā slāņa, kas izstaro gaismu, un pārklāta spoguļa, kas atstaro gaismu. Lāzerdiožu gaismas izstarojošais princips ir tāds, ka, plūstot strāvai, elektroni un caurumi rekombinējas, un izstarotie fotoni tiek pastiprināti aktīvajā slānī un atspoguļoti rezonatorā, veidojot lāzera gaismu. Vispirms sapratīsim "gaismu izstarojošo pusvadītāju" pamatstruktūru un gaismas izstarošanas principu, ko izmanto lāzerdiodes un gaismas diodes.
Diožu pamatstruktūra un materiāli
Pusvadītāji ir materiāli ar vadītspēju starp "vadītājiem", kas vada elektrību, un "izolatoriem (nevadītājiem)", kas nevada elektrību viegli. Vadītāji ietver metāla materiālus, piemēram, dzelzi un zeltu, un izolatorus ietver tādus materiālus kā gumija un stikls. Pusvadītāji var kontrolēt elektroenerģijas plūsmu, padarot tos vadošus vai nevadošus. Turklāt dažās lietošanas metodēs var veikt arī enerģijas pārveidošanu starp gaismas enerģiju un elektrisko enerģiju.
Parasti diožu sastāvdaļas galvenokārt ir izgatavotas no silīcija (Si). Silīcijs (Si) ir tipiskākais pusvadītāju materiāls. Silīcijs dabā pastāv "silīcija dioksīda (SiO2: akmens, kura galvenā sastāvdaļa ir silīcija dioksīds)" formā un ir resursiem bagāts materiāls. To plaši izmanto daudzos pusvadītāju izstrādājumos, jo to ir viegli apstrādāt.
Silīcijs (Si) kā pusvadītāju materiāls sākotnēji ir izolators, un tajā gandrīz nav brīvu elektronu kā nesēju. Tāpēc, pievienojot silīcijam (Si) citus piemaisījumus, lai palielinātu nesēja koncentrāciju silīcijā (Si), tā vadītspēja tiek palielināta. Pusvadītājus, kas palielina nesējus, pievienojot šādus piemaisījumus, sauc par "piemaisījumu pusvadītājiem". Nesēji ietver brīvos elektronus un brīvos caurumus. Starp tiem pusvadītājus, kas palielina brīvo elektronu nesējus, sauc par "n-veida pusvadītājiem", un pusvadītājus, kas palielina brīvo caurumu nesējus, sauc par "p veida pusvadītājiem".
* p-tipa pusvadītājs (+: pozitīvs, pusvadītājs ar daudziem caurumiem), n-tipa pusvadītājs (-: negatīvs, pusvadītājs ar daudziem elektroniem)
Diodes elements ir struktūra, kurā ir savienots p-veida pusvadītājs un n-veida pusvadītājs, ko sauc par "pn-pāreju". P-tipa pusvadītāja tapu sauc par "anodu", bet n-tipa pusvadītāja tapu sauc par "katodu". Strāva plūst no anoda uz katodu.
Diodes gaismas emisijas princips
Kad pn savienojuma elementam tiek pielikts tiešais spriegums, caurumi (pozitīvie) un elektroni (negatīvi) virzās uz krustojumu un apvienojas. Šajā laikā radītā enerģijas pārpalikums tiek pārvērsts gaismas enerģijā, tādējādi panākot gaismas emisiju. Šo parādību sauc par "salikto gaismas emisiju".
Lāzera diodes var klasificēt pēc gaismas izstarojuma virziena.
Malu izstarojošais lāzers (EEL): struktūra, kas izmanto pusvadītāja šķelšanās virsmu kā atstarotāju, lai izstarotu gaismu no šķelšanās virsmas.
Virsmas izstarojošais lāzers (SEL): struktūra, kas izstaro gaismu vertikāli no pusvadītāja substrāta virsmas.
Vertikālās dobuma virsmas izstarojošais lāzers (VCSEL): pusvadītāja substrāta virsmas vertikālā virzienā veidojas optiskās rezonanses dobums, un izstarotais lāzera stars ir perpendikulārs substrāta virsmai. Tam ir zemas sliekšņa strāvas īpašības, ātrgaitas modulācija ar zemu strāvu un laba temperatūras stabilitāte, un to plaši izmanto optisko sakaru un sensoru laukos.
Šiem dažādajiem lāzerdiožu veidiem ir dažādas īpašības, un tos pašlaik izmanto visdažādākajos lietojumos, pamatojoties uz to īpašībām.
Lāzera diožu kalpošanas laiks
Lāzerdiožu vidējais kalpošanas laiks ir atkarīgs no darbības vides (darba temperatūras, statiskās elektrības, strāvas padeves trokšņa utt.), un parasti tiek uzskatīts, ka normālos apstākļos tās var nepārtraukti degt aptuveni 10,{1}} stundas. (korpusa temperatūra 25 grādi). Ja darba temperatūra lietošanas laikā ir augsta, kalpošanas laiks tiks saīsināts, un arī elektrostatiskā izlāde (ESD) var izraisīt kļūmes. Turklāt strāvas padeves radītie pārspriegumi un troksnis var arī sabojāt lāzera elementu.
Lai lāzerdiode izmantotu ilgu laiku, tādi pasākumi kā siltuma izkliedes pasākumi, piemēram, siltuma izlietnes, pietiekami antistatiskie un pretpārsprieguma pasākumi, trokšņa filtru izmantošana un jaudas kontrole līdz nepieciešamajam minimumam var efektīvi paplašināt. kalpošanas laiks.
Lāzera izstarotajai gaismai ir liels jaudas blīvums. Ja to lieto nepareizi, pat neliels emisiju daudzums var nodarīt kaitējumu cilvēka ķermenim, kas ir ļoti bīstami. Tāpēc pirms lietošanas ir jāveic pietiekami drošības pasākumi.
Mūsu adrese
B-1507 Ruiding Mansion, Nr.200 Zhenhua Rd, Xihu District
Tālruņa numurs
0086 181 5840 0345
E-pasts
info@brandnew-china.com
