سیمیکمڈکٹر لیزر: آلہ کی اقسام، آپریٹنگ اصول، کے استعمال

سیمیکمڈکٹر lasers کے کوانٹم جنریٹرز جس سے حوصلہ افزائی کے اخراج کی طرف نظری پروردن کے علاقے میں مفت کے انچارج کیریئرز کے ایک اعلی حراستی پر کوانٹم توانائی کی سطح کے درمیان منتقلی میں تخلیق کیا جاتا ہے کی بنیاد پر سیمی کنڈکٹر فعال درمیانے، ہیں.

سیمیکمڈکٹر لیزر: آپریشن کے اصول

عام طور پر، الیکٹرانوں کی اکثریت valency سطح پر واقع ہے. نقطہ نظر photon توانائی توانائی بینڈ فرق، ایک سیمی کنڈکٹر سے متجاوز دوران الیکٹران اتیجنا کی حالت میں آتے ہیں، اور حرام زون توڑ، ایک فری زون میں آگے بڑھ رہے اس کے نچلے کنارے پر توجہ مرکوز. ساتھ ہی، ایک سوراخ، ویلنس سطح میں قائم اس کے اوپری سرحد پر فائز. مفت زون میں الیکٹرانوں photons کی شکل میں توانائی ٹوٹنا زون کی توانائی کے برابر، سے radiating، سوراخ کے ساتھ میٹرکس. پنرسنیوجن کافی توانائی کی سطح کے ساتھ photons کی طرف بڑھا جا سکتا ہے. عددی تفصیل فرمی تقسیم کی تقریب کے مساوی ہے.

ڈیوائس

سیمیکمڈکٹر لیزر آلہ ایک ہے لیزر ڈایڈڈ conductive کی سیمی کنڈکٹر P- اور این قسم کے ساتھ رابطے کے نقطہ - علاقے P-N-منتقلی میں توانائی الیکٹرون اور سوراخ کے پمپ. مزید برآں، جس میں بیم روشنی اور کوانٹم جھرن lasers کے، زون کے اندر اندر ٹرانزیشن پر مبنی ہیں جن میں photons کے جذب کی طرف سے قائم کیا جاتا ہے نظری توانائی ان پٹ کے ساتھ سیمی کنڈکٹر lasers کے موجود ہیں.

ساخت

، سیمیکمڈکٹر lasers اور دیگر optoelectronic آلات میں استعمال کیا عام مرکبات مندرجہ ذیل ہے:

• گیلیم آرسنائڈ؛
• گیلیم phosphide؛
• گیلیم nitride کی؛
• indium phosphide؛
• indium گیلیم آرسنائڈ؛
• گیلیم ایلومینیم آرسنائڈ؛
• گیلیم-indium-گیلیم nitride کی؛
• phosphide، گیلیم، indium.

طول موج

یہ مرکبات - براہ راست فرق سیمی کنڈکٹر. Indirect- (سلیکن) کافی طاقت اور مہارت کے ساتھ پرکاش کا اخراج نہیں ہوتا. کی طول موج تابکاری ڈایڈڈ لیزر کے مخصوص کمپاؤنڈ کے بینڈ فرق نقطہ نظر photon توانائی کی توانائی پر انحصار کرتا ہے. 3- اور 4 جزو سیمیکمڈکٹر مرکبات توانائی بینڈ فرق ایک وسیع رینج پر مسلسل مختلف ہو سکتے ہیں. AlGaAs میں = امام کی حیثیت سے Ga _1-X، مثال کے لئے، _X بڑھتی ایلومینیم مواد (X میں اضافہ) توانائی بینڈ فرق میں اضافہ کا اثر ہے.

سب سے زیادہ عام سیمیکمڈکٹر lasers کے سپیکٹرم کے قریب اورکت حصہ میں کام کرتے ہوئے، کچھ سرخ (گیلیم indium phosphide)، نیلے یا جامنی رنگ (گیلیم nitride کی) رنگوں اخراج. اوسط اورکت سیمیکمڈکٹر لیزر (لیڈ selenide) اور کوانٹم جھرن lasers کے.

نامیاتی سیمی کنڈکٹر

مندرجہ بالا غیر نامیاتی مرکبات کا استعمال کیا اور نامیاتی جا سکتا ہے اس کے علاوہ. مناسب ٹیکنالوجی کی ترقی کے تحت اب بھی ہے، لیکن اس کی ترقی کو نمایاں طور پر lasers کی پیداواری لاگت کو کم کرنے کا وعدہ کیا ہے. اب تک، صرف کے ساتھ آپٹیکل توانائی پٹ اور اعلی کارکردگی الیکٹرک پمپ ابھی تک طے نہیں پایا ہے نامیاتی lasers کے تیار کیا ہے.

پرجاتی

مختلف پیرامیٹرز اور درخواست کی قیمت کے ساتھ سیمی کنڈکٹر lasers کی ایک بہسنکھیا کی طرف سے.

چھوٹے لیزر ڈایڈڈ اعلی معیار کی میکانی تابکاری جس کی طاقت کی حدود پانچ سو milliwatts کے لئے چند سو سے کی کرن پیدا. لیزر ڈایڈڈ چپ ایک چھوٹے سے خلا تک محدود تابکاری کے بعد، ایک waveguide کی طور پر کام کرتا ہے جس میں ایک پتلی آئتاکار پلیٹ، ہے. کرسٹل ایک بڑے علاقے کے ایک PN-تبدیلی پیدا کرنے کے لئے دونوں اطراف کے ساتھ doped. Perot interferometer - پالش سروں ایک Fabry کی ایک نظری resonator تخلیق کرتے ہیں. فوٹون گہا سے گزرنے پنرسنیوجن تابکاری اضافہ ہو جائے گا کی وجہ سے کرنے، اور نسل شروع کریں گے. انہوں لیزر پوائنٹر، CD- اور ڈی وی ڈی کے کھلاڑیوں، کے ساتھ ساتھ فائبر آپٹک میں استعمال کیا جاتا ہے.

کم طاقت lasers اور مختصر دالیں پیدا کرنے والے واقعات کی مطابقت سکتا کے لئے ایک بیرونی گہا کے ساتھ ٹھوس lasers کے.

جس نفع درمیانے زیادہ لیزر resonator کی تشکیل میں ایک کردار ادا کرتا ایک لیزر ڈایڈڈ پر مشتمل ایک بیرونی گہا کے ساتھ سیمی کنڈکٹر lasers کے. بدلتے طول موج کی صلاحیت رکھتی ہے اور ایک تنگ اخراج بینڈ ہے.

انجکشن lasers کے ایک وسیع بینڈ میں تابکاری کی سیمی کنڈکٹر خطے ہیں، کئی واٹ کے ایک ادنی معیار بیم بجلی پیدا کر سکتے ہیں. اس P- اور ن پرت کے درمیان نمٹا ایک پتلی فعال پرت، ایک ڈبل heterojunction کے قیام پر مشتمل ہے. پارشوئک سمت میں روشنی کی قید کا طریقہ کار ہائی بیم ellipticity اور ناقابل قبول اعلی حد داراوں جس کے نتیجے میں، غائب ہے.

طاقتور ڈایڈڈ اریز، ڈایڈڈ، براڈبینڈ، واٹ کے دسیوں معمولی معیار بجلی کی کرن پیدا کرنے کے قابل کی ایک صف پر مشتمل.

ڈایڈڈ کی طاقتور دو جہتی اریز واٹ کے سینکڑوں ہزاروں کی بجلی پیدا کر سکتے ہیں.

سرفیس اتسرجک lasers کے (VCSEL) پلیٹ پر کھڑا کئی milliwatts میں اتسرجک روشنی کی پیداوار بیم معیار. resonator آئینے کی تابکاری کی سطح کے ¼ dynes میں تہوں کی صورت میں مختلف کے ساتھ لہر میں اطلاق ہوتا ہے پر اپورتک سوچکانکوں. ایک چپ پر بڑے پیمانے پر پیداوار کے امکان کو کھولتا ہے جس میں کئی سو lasers کے، بنایا جا سکتا ہے.

C VECSEL نظری توانائی کی ان پٹ اور ایک موڈ تالا لگا کر کئی واٹ کے اچھے معیار بجلی کی کرن پیدا کرنے کے قابل ایک بیرونی resonator lasers کے.

کام سیمیکمڈکٹر لیزر کوانٹم جھرن قسم بینڈ کے اندر اندر ٹرانزیشن کی بنیاد پر (interband کے برعکس میں). یہ آلات، اورکت سپیکٹرم کے وسط خطے میں اخراج کر کبھی کبھی terahertz حد میں. وہ گیس تجزیہ کے طور پر مثال کے طور پر استعمال کیا جاتا ہے.

سیمیکمڈکٹر lasers کے: درخواست اور کے اہم پہلوؤں

انتہائی برقی معتدل voltages میں پمپ کے ساتھ ہائی پاور ڈایڈڈ lasers توانائی کی فراہمی کے انتہائی مؤثر ذریعہ کے طور پر استعمال کیا جاتا ٹھوس ریاست lasers کے.

سیمیکمڈکٹر lasers کے کرنا، قریب اورکت اور مشرق اورکت سپیکٹرم کا حصہ بھی شامل ہے کہ تعدد کی ایک بڑی رینج میں کام کر سکتے ہیں. پیدا آلات بھی izducheniya تعدد تبدیل کرنے کی.

لیزر ڈایڈڈ فوری طور پر سوئچ اور فائبر آپٹک مواصلات کی لائنز ٹرانسمیٹر میں استعمال کیا جاتا ہے کہ نظری طاقت modulate کر سکتے ہیں.

یہ خصوصیات سیمیکمڈکٹر lasers کے ٹیکنالوجی maser کا سب سے اہم قسم ہے بنا دیا ہے. وہ استعمال کیا جاتا ہے:

• ایک ٹیلی میٹری سینسر، pyrometers، نظری کے altimeter، rangefinders، سائٹس، holography؛
• فائبر آپٹیکل ٹرانسمیشن نظام اور ڈیٹا اسٹوریج اور معقول مواصلاتی نظام میں؛
• لیزر پرنٹرز، ویڈیو پروجیکٹر، اشارہ، بار کوڈ سکینر، تصویر سکینر، CD-کھلاڑیوں (ڈی وی ڈی، سی ڈی، Blu رے)؛
• سلامتی سسٹمز، کوانٹم خفیہ نگاری، آٹومیشن، اشارے میں؛
• نظری میٹرولوجی اور سپیکٹروسکوپی میں؛
• سرجری میں، دندان سازی، بناؤ سنگھار، تھراپی؛
• پانی صاف کرنے، مواد کی ہینڈلنگ، ٹھوس ریاست lasers کی پمپنگ، صنعتی چھنٹائی میں کیمیائی رد عمل، صنعتی مشینری، اگنیشن نظام، اور فضائی دفاعی نظام کا کنٹرول.

پلس پیداوار

سب سے زیادہ سیمیکمڈکٹر لیزر مسلسل بیم پیدا. ترسیل کی سطح میں الیکٹرانوں کی مختصر رہائش گاہ کے وقت کی وجہ سے وہ ایک Q سوئچڈ دالیں پیدا کرنے کے لئے بہت موزوں نہیں ہیں، لیکن آپریشن کے ارد مسلسل موڈ نمایاں طور پر کوانٹم جنریٹر طاقت کو بڑھانے کے کر سکتے ہیں. اس کے علاوہ، سیمیکمڈکٹر lasers کے ultrashort نبض موڈ مقفل یا نفع کے سوئچنگ کی نسل کے لئے استعمال کیا جا سکتا ہے. اوسط بجلی کی مختصر دالیں، عام طور پر VECSEL-آپٹیکلی پمپ lasers کے، جس کی پیداوار واٹ گیگاہرٹز کی دسیوں میں ایک فریکوئنسی کے ساتھ picosecond دالوں ماپا سوائے چند milliwatts تک محدود.

ماڈلن اور استحکام

سیمیکمڈکٹر lasers کی ترسیل بینڈ میں مختصر رہائش گاہ الیکٹران کا فائدہ اعلی تعدد VCSEL-lasers کے لئے ہے جس میں 10 گیگاہرٹج سے تجاوز modulate کرنے کی صلاحیت ہے. یہ نظری ڈیٹا منتقل کرنے کی، سپیکٹرو، لیزر استحکام میں استعمال کیا گیا ہے.