Kas yra lazerinis diodas?
Lazerinis diodas (puslaidininkinis lazeris) yra elektroninis prietaisas, kuris naudoja puslaidininkinę pn jungtį, kad srovę paverstų šviesos energija ir generuotų lazerį. Lazerinis diodas turi puikų kryptingumą ir tiesumą. Kaip šviesos šaltinis su lengvu energijos valdymu, jis plačiai naudojamas optinio ryšio, medicininio gydymo, jutimo, duomenų saugojimo, laisvalaikio ir pramogų srityse. Jo pagrindinis principas yra panaudoti šviesą, susidarančią, kai elektronai ir skylės rekombinuojasi.
Lazeriniai diodai dar vadinami „puslaidininkiniais lazeriais“. „Lazeris“ yra „Šviesos stiprinimas skatinant spinduliuotę“ akronimas, kuris reiškia „stimuliuotą šviesos stiprinimo emisiją“. Net jei natūralios šviesos ir LED šviesos bangos ilgis yra pastovus, jų fazių skirtumas nėra pastovus ir bangos forma nėra vienoda. Lazeris yra „nuosekli“ šviesa, kuri tik sustiprina tam tikrą bangos ilgį. Koherentiniai šviesos šaltiniai turi pastovų fazių skirtumą ir nuoseklią bangos formą, o trikdžiai gali būti naudojami, kad fokusas būtų labai mažas (keli um~), todėl juos galima naudoti įvairiose srityse, tokiose kaip optiniai jungikliai ir optinis moduliavimas.
Istorija ir raida
Lazerinių diodų istorija prasidėjo 1917 m., kai Albertas Einšteinas pirmą kartą iškėlė „stimuliuojamos spinduliuotės emisijos“ reiškinį, padėdamas pamatą visoms lazerinėms technologijoms. Vėliau vokietis Johnas von Neumannas 1953 m. neskelbtame rankraštyje aprašė puslaidininkinių lazerių koncepciją. 1957 m. amerikietis Gordonas Gouldas pasiūlė, kad stimuliuojama spinduliuotė galėtų būti naudojama šviesai stiprinti, ir pavadino tai „LASER (Light Amplification by Stimulated Emission of Radiacija). Tokiu būdu, įvairių šalių mokslininkams tęsiant pažangą tyrinėjant lazerius, 1962 m. pasirodė galio arsenido (GaAs) puslaidininkinio lazerio homosandūrinė struktūra ir iš tikrųjų buvo patikrinta koherentinės šviesos technologija. Tais pačiais metais sėkmingas buvo ir matomos šviesos svyravimas. Tačiau šios eros puslaidininkiniai lazeriai turėjo problemų su nuolatiniu svyravimu kambario temperatūroje. 1970 m. atradus dvigubas heterostruktūras tapo įmanoma nuolatinį svyravimą kambario temperatūroje. Po 1970-ųjų puslaidininkinių lazerių technologija sparčiai vystėsi ir buvo plačiai naudojama įvairiose srityse.
Lazerinių diodų šviesos principas
Lazeriniai diodai yra puslaidininkiniai įtaisai, galintys skleisti tam tikro bangos ilgio lazerio šviesą. Jo pagrindinę struktūrą sudaro pn jungtis, sudaryta iš p tipo puslaidininkio ir n tipo puslaidininkio, aktyvaus sluoksnio, skleidžiančio šviesą, ir padengto veidrodžio, kuris atspindi šviesą. Lazerinių diodų šviesos spinduliavimo principas yra tas, kad tekant srovei elektronai ir skylės rekombinuojasi, o spinduliuojami fotonai sustiprinami aktyviajame sluoksnyje ir atsispindi rezonatoriuje, kad susidarytų lazerio šviesa. Pirmiausia supraskime pagrindinę lazerinių diodų ir šviesos diodų „šviesą spinduliuojančių puslaidininkių“ struktūrą ir šviesos principą.
Pagrindinė diodų sandara ir medžiagos
Puslaidininkiai yra medžiagos, turinčios laidumą tarp „laidininkų“, kurie laidi elektrą, ir „izoliatorių (nelaidininkų)“, kurie nelengvai praleidžia elektrą. Laidininkai apima metalines medžiagas, tokias kaip geležis ir auksas, o izoliatoriai apima tokias medžiagas kaip guma ir stiklas. Puslaidininkiai gali valdyti elektros srautą, paversdami juos laidžiais arba nelaidžiais. Be to, kai kuriais naudojimo būdais taip pat galima atlikti energijos konversiją tarp šviesos energijos ir elektros energijos.
Paprastai diodų komponentai daugiausia pagaminti iš silicio (Si). Silicis (Si) yra pati tipiškiausia puslaidininkinė medžiaga. Silicis gamtoje egzistuoja „silicio dioksido (SiO2: akmuo, kurio pagrindinis komponentas yra silicio dioksidas)“ pavidalu ir yra daug išteklių turinti medžiaga. Jis plačiai naudojamas daugelyje puslaidininkių gaminių, nes jį lengva apdoroti.
Silicis (Si) kaip puslaidininkinė medžiaga iš pradžių yra izoliatorius ir beveik neturi laisvųjų elektronų kaip nešiklio. Todėl į silicį (Si) pridedant kitų priemaišų, kad padidėtų nešiklio koncentracija silicyje (Si), jo laidumas padidėja. Puslaidininkiai, kurie padidina nešiklius pridedant tokių priemaišų, vadinami „priemaišų puslaidininkiais“. Nešėjai yra laisvieji elektronai ir laisvos skylės. Tarp jų puslaidininkiai, didinantys laisvųjų elektronų nešiklius, vadinami „n tipo puslaidininkiais“, o puslaidininkiai, didinantys laisvųjų skylių nešiklius, vadinami „p tipo puslaidininkiais“.
* p tipo puslaidininkis (+: teigiamas, puslaidininkis su daugybe skylių), n tipo puslaidininkis (-: neigiamas, puslaidininkis su daug elektronų)
Diodo elementas yra struktūra, kurioje yra sujungti p tipo puslaidininkis ir n tipo puslaidininkis, kuris vadinamas "pn jungtimi". P tipo puslaidininkio kaištis vadinamas „anodu“, o n tipo puslaidininkio – „katodu“. Srovė teka iš anodo į katodą.
Diodų šviesos emisijos principas
Kai pn sandūros elementui taikoma tiesioginė įtampa, skylės (teigiami) ir elektronai (neigiami) juda link sandūros ir susijungia. Šiuo metu susidaręs energijos perteklius paverčiamas šviesos energija, taip išspinduliuojant šviesą. Šis reiškinys vadinamas „sudėtiniu šviesos spinduliavimu“.
Lazeriniai diodai gali būti klasifikuojami pagal šviesos spinduliavimo kryptį.
Kraštą spinduliuojantis lazeris (EEL): struktūra, kuri naudoja puslaidininkio skilimo paviršių kaip atšvaitą, kad išspinduliuotų šviesą iš skilimo paviršiaus.
Paviršių spinduliuojantis lazeris (SEL): struktūra, kuri spinduliuoja šviesą vertikaliai nuo puslaidininkinio pagrindo paviršiaus.
Vertikalios ertmės paviršiaus spinduliuojantis lazeris (VCSEL): optinio rezonanso ertmė susidaro vertikalia puslaidininkinio pagrindo paviršiaus kryptimi, o skleidžiamas lazerio spindulys yra statmenas pagrindo paviršiui. Jis turi žemos slenkstinės srovės, didelės spartos moduliacijos su maža srove ir gero temperatūros stabilumo charakteristikas ir yra plačiai naudojamas optiniuose ryšiuose ir jutiklių laukuose.
Šių skirtingų tipų lazeriniai diodai pasižymi skirtingomis savybėmis ir šiuo metu yra naudojami įvairiose srityse, atsižvelgiant į jų charakteristikas.
Lazerinių diodų tarnavimo laikas
Vidutinis lazerinių diodų eksploatavimo laikas priklauso nuo darbo aplinkos (darbo temperatūros, statinės elektros, maitinimo triukšmo ir kt.), todėl paprastai manoma, kad normaliomis sąlygomis jie gali nepertraukiamai šviesti apie 10,{1}} valandų. (dėklo temperatūra 25 laipsniai). Jei naudojimo metu darbo temperatūra yra aukšta, sutrumpės tarnavimo laikas, o elektrostatinė iškrova (ESD) taip pat gali sukelti gedimus. Be to, maitinimo šaltinio generuojami viršįtampiai ir triukšmas taip pat gali pažeisti lazerinį elementą.
Norint naudoti lazerinį diodą ilgą laiką, tokios priemonės kaip šilumos išsklaidymo priemonės, tokios kaip aušintuvai, pakankamos antistatinės ir apsaugos nuo viršįtampių priemonės, triukšmo filtrų naudojimas ir galios valdymas iki minimumo, gali būti veiksmingai išplėsti. tarnavimo laikas.
Lazerio skleidžiama šviesa turi didelį galios tankį. Netinkamai naudojant net ir nedidelis emisijos kiekis gali pakenkti žmogaus organizmui, o tai labai pavojinga. Todėl prieš naudojant reikia imtis pakankamai saugos priemonių.
Mūsų adresas
B-1507 Ruiding Mansion, Nr. 200 Zhenhua Rd, Xihu rajonas
Telefono numeris
0086 181 5840 0345
paštas
info@brandnew-china.com
