Επαγγελματική γνώση

Τα είδη διόδων λέιζερ ημιαγωγών

2021-03-19
Τα λέιζερ ταξινομούνται σύμφωνα με τη δομή τους: FP, DFB, DBR, QW, VCSEL FP: Fabry-Perot, DFB: κατανεμημένη ανάδραση, DBR: κατανεμημένος ανακλαστήρας Bragg, QW: κβαντικό φρεάτιο, VCSEL: κάθετο κοιλότητα ανάκλασης λέιζερ.
(1) Η δίοδος λέιζερ τύπου Fabry-Perot (FP) αποτελείται από ένα επιταξιακά ενεργό στρώμα και ένα περιοριστικό στρώμα και στις δύο πλευρές του ενεργού στρώματος, και η συντονισμένη κοιλότητα αποτελείται από δύο επίπεδα διάσπασης του κρυστάλλου και το ενεργό στρώμα μπορεί να είναι τύπου Ν, μπορεί επίσης να είναι τύπου P. Λόγω της ύπαρξης ενός ετεροδιασταλτικού φραγμού λόγω της διαφοράς διακένου ζώνης, τα ηλεκτρόνια και οι οπές που εισάγονται στο ενεργό στρώμα δεν μπορούν να διαχέονται και να περιορίζονται σε ένα λεπτό ενεργό στρώμα, έτσι ώστε ακόμη και ένα μικρό ρεύμα να ρέει, είναι εύκολο να γίνει αντιληπτό. χέρι, το ενεργό στρώμα στενού εύρους ζώνης έχει μεγαλύτερο δείκτη διάθλασης από το στρώμα περιορισμού και το φως συγκεντρώνεται σε μια περιοχή με μεγάλο επιτόκιο, επομένως περιορίζεται επίσης στο ενεργό στρώμα. Όταν το ηλεκτρικό-F που σχηματίζει την ανεστραμμένη διακλάδωση στο ενεργό στρώμα μεταβαίνει από τη ζώνη αγωγιμότητας στη ζώνη σθένους (ή το επίπεδο ακαθαρσίας), τα φωτόνια συνδυάζονται με τις οπές για να εκπέμπουν φωτόνια και τα φωτόνια σχηματίζονται σε μια κοιλότητα με δύο σχισμές αεροπλάνα. Η παλινδρομική διάδοση ανάκλασης αυξάνεται συνεχώς για να επιτευχθεί το οπτικό κέρδος. Όταν το οπτικό κέρδος είναι μεγαλύτερο από την απώλεια της κοιλότητας συντονισμού, το λέιζερ εκπέμπεται προς τα έξω. Το λέιζερ είναι ουσιαστικά ένας ενισχυτής οπτικού συντονισμού με διέγερση-εκπομπής.
(2) Δίοδος λέιζερ κατανεμημένης ανάδρασης (DFB) Η κύρια διαφορά ανάμεσα σε αυτήν και τη δίοδο λέιζερ τύπου FP είναι ότι δεν έχει στρογγυλή αντανάκλαση του καθρέφτη κοιλότητας και ο μηχανισμός ανάκλασής του παρέχεται από τη σχάρα Bragg στον κυματοδηγό ενεργού περιοχής, μόνο ικανοποιημένο Το άνοιγμα της αρχής σκέδασης Bragg. Επιτρέπεται η ανάκλαση εμπρός και πίσω στο μέσο, ​​και το λέιζερ εμφανίζεται όταν το μέσο επιτυγχάνει αναστροφή πληθυσμού και το κέρδος πληροί το όριο. Αυτό το είδος μηχανισμού ανάκλασης είναι ένας λεπτός μηχανισμός ανατροφοδότησης, εξ ου και η ονομαστική δίοδος λέιζερ διανομής. Λόγω της επιλεκτικής συχνότητας λειτουργίας του πλέγματος Bragg, έχει πολύ καλή μονοχρωματική και κατευθυντικότητα. Επιπλέον, επειδή δεν χρησιμοποιεί ένα επίπεδο διάσπασης κρυστάλλου ως καθρέφτη, είναι ευκολότερο να ενσωματωθεί.
(3) Δοσομετρημένη δίοδος λέιζερ ανακλαστήρων Bragg (DBR) Η διαφορά μεταξύ αυτής και της δίοδος λέιζερ DFB είναι ότι η περιοδική τάφρος της δεν βρίσκεται στην επιφάνεια του ενεργού κυματοδηγού, αλλά στον παθητικό κυματοδηγό και στις δύο πλευρές του ενεργού στρώματος κυματοδηγού, αυτό Ένας παθητικός περιοδικός κυματοειδής κυματοδηγός δρα ως καθρέφτης Bragg. Στο αυθόρμητο φάσμα εκπομπών, μόνο τα φωτεινά κύματα κοντά στη συχνότητα Bragg μπορούν να παρέχουν αποτελεσματική ανάδραση. Λόγω των χαρακτηριστικών κέρδους του ενεργού κυματοδηγού και της αντανάκλασης Bragg του παθητικού περιοδικού κυματοδηγού, μόνο το φως κύμα κοντά στη συχνότητα Bragg μπορεί να ικανοποιήσει την κατάσταση ταλάντωσης, εκπέμποντας έτσι το λέιζερ.
(4) Δίοδοι λέιζερ κβαντικού φρεατίου (QW) Όταν το πάχος του ενεργού στρώματος μειώνεται στο μήκος κύματος De Broglie (Î »50 nm) ή σε σύγκριση με την ακτίνα Bohr (1 έως 50 nm), οι ιδιότητες του ημιαγωγού είναι θεμελιώδης. Αλλαγές, δομή ενεργειακής ζώνης ημιαγωγών, ιδιότητες κινητικότητας φορέα θα έχουν νέο αποτέλεσμα - κβαντικό αποτέλεσμα, το αντίστοιχο δυναμικό πηγάδι γίνεται κβαντικό πηγάδι. Καλούμε το LD με υπερτριβή και κβαντική δομή φρεατίου ένα κβαντικό φρεάτιο LD. Έχοντας ένα φρεάτιο δυναμικού φορέα LD ονομάζεται μονό κβαντικό φρεάτιο (SQW) LD και ένα κβαντικό φρεάτιο LD που έχει n φρεάτια δυναμικού φορέα και ένα (n + 1) φράγμα ονομάζεται LD φρεατίου πολλαπλής προφόρτισης (MQW). Η κβαντική δίοδος λέιζερ έχει δομή στην οποία το ενεργό πάχος στρώσης (d) μιας γενικής δίοδος λέιζερ διπλής ετεροσύνδεσης (DH) κατασκευάζεται δεκάδες νανόμετρα ή λιγότερο. Οι κβαντικές δίοδοι λέιζερ έχουν τα πλεονεκτήματα του χαμηλού ρεύματος κατωφλίου, της λειτουργίας υψηλής θερμοκρασίας, του στενού φάσματος γραμμής φάσματος και της υψηλής ταχύτητας διαμόρφωσης.
(5) Λέιζερ που εκπέμπει επιφανειακή κοιλότητα κάθετης κοιλότητας (VCSEL) Η ενεργή περιοχή του βρίσκεται μεταξύ δύο στρωμάτων περιορισμού και αποτελεί διαμόρφωση διπλής ετεροσύνθεσης (DH). Προκειμένου να περιοριστεί το ρεύμα έγχυσης στην ενεργή περιοχή, το ρεύμα εμφύτευσης περιορίζεται πλήρως σε μια κυκλική ενεργή περιοχή μέσω τεχνικών θαμμένης κατασκευής. Το μήκος της κοιλότητάς του είναι θαμμένο στο διαμήκες μήκος της δομής DH, γενικά 5 ~ 10μm, και οι δύο καθρέφτες της κοιλότητάς του δεν είναι πλέον το επίπεδο διάσπασης του κρυστάλλου και ο ένας καθρέφτης του είναι τοποθετημένος στην πλευρά P (κλειδί Το άλλο Η πλευρά του καθρέφτη είναι τοποθετημένη στη Ν πλευρά (η πλευρά του υποστρώματος ή η πλευρά εξόδου φωτός). Έχει τα πλεονεκτήματα της υψηλής φωτεινής απόδοσης, της εξαιρετικά χαμηλής ενθαλπίας εργασίας, της σταθερότητας υψηλής θερμοκρασίας και της μεγάλης διάρκειας ζωής.