Šta je laserska dioda?
Laserska dioda (poluprovodnički laser) je elektronički uređaj koji koristi poluvodički pn spoj za pretvaranje struje u svjetlosnu energiju i stvaranje lasera. Laserska dioda ima odličnu usmjerenost i ravnost. Kao izvor svjetlosti s jednostavnom kontrolom energije, široko se koristi u optičkoj komunikaciji, medicinskom liječenju, senzorima, pohranjivanju podataka, slobodnom vremenu i zabavi. Njegov osnovni princip je korištenje svjetlosti koja nastaje kada se elektroni i rupe rekombinuju.
Laserske diode se nazivaju i "poluprovodnički laseri". "Laser" je akronim za "Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation", što znači "stimulirana emisija pojačanja svjetlosti". Čak i ako je talasna dužina prirodnog svetla i LED svetla konstantna, njihova fazna razlika nije konstantna i talasni oblik nije ujednačen. Laser je "koherentna" svjetlost koja samo pojačava određenu talasnu dužinu. Koherentni izvori svjetlosti imaju konstantnu faznu razliku i dosljedan valni oblik, a smetnje se mogu koristiti da fokus bude vrlo mali (nekoliko um~), tako da se mogu koristiti u različitim aplikacijama kao što su optički prekidači i optička modulacija.
Istorija i razvoj
Istorija laserskih dioda počela je 1917. godine, kada je Albert Ajnštajn prvi teoretizirao fenomen "stimulisane emisije zračenja", postavljajući temelje za sve laserske tehnologije. Kasnije je Nemac John von Neumann opisao koncept poluprovodničkih lasera u neobjavljenom rukopisu 1953. Godine 1957. Amerikanac Gordon Gould je predložio da se stimulisana emisija zračenja može koristiti za pojačavanje svetlosti i nazvao ga „LASER (Pojačavanje svetlosti stimulisanom emisijom Zračenje)". Na taj način, kako su naučnici iz raznih zemalja nastavili da napreduju u istraživanju lasera, 1962. godine je izašla homojunkciona struktura poluprovodničkog lasera galij-arsenid (GaAs) i tehnologija koherentne svetlosti je zapravo verifikovana. Iste godine, oscilacija vidljive svjetlosti također je bila uspješna. Međutim, poluvodički laseri ove ere imali su problema sa kontinuiranim oscilacijama na sobnoj temperaturi. Godine 1970. otkriće dvostrukih heterostruktura omogućilo je kontinuirano osciliranje na sobnoj temperaturi. Nakon 1970-ih, poluvodička laserska tehnologija se brzo razvijala i široko se koristila u različitim poljima.
Princip emitiranja svjetlosti laserskih dioda
Laserske diode su poluvodički uređaji koji mogu emitovati lasersko svjetlo određene valne dužine. Njegova osnovna struktura se sastoji od pn spoja koji se sastoji od poluvodiča p-tipa i poluvodiča n-tipa, aktivnog sloja koji emituje svjetlost i obloženog ogledala koje reflektira svjetlost. Princip emitiranja svjetlosti laserskih dioda je da kada struja teče, elektroni i rupe se rekombinuju, a zračeni fotoni se pojačavaju u aktivnom sloju i reflektiraju u rezonatoru kako bi formirali lasersko svjetlo. Hajde da prvo razumemo osnovnu strukturu i princip emitovanja svetlosti "poluprovodnika koji emituju svetlost" koje dele laserske diode i LED diode.
Osnovna struktura i materijali dioda
Poluprovodnici su materijali sa provodljivošću između "provodnika" koji provode električnu energiju i "izolatora (neprovodnika)" koji ne provode električnu energiju lako. Provodnici uključuju metalne materijale kao što su gvožđe i zlato, a izolatori materijale kao što su guma i staklo. Poluprovodnici mogu kontrolirati tok električne energije tako što ih čine provodljivim ili neprovodljivim. Osim toga, u nekim metodama korištenja može se izvršiti i konverzija energije između svjetlosne i električne energije.
Obično su komponente dioda uglavnom napravljene od silicija (Si). Silicijum (Si) je najtipičniji poluprovodnički materijal. Silicijum postoji u prirodi u obliku "silicijum dioksida (SiO2: kamen čija je glavna komponenta silicijum dioksid)" i materijal je bogat resursima. Široko se koristi u mnogim poluvodičkim proizvodima jer se lako obrađuje.
Silicijum (Si) kao poluprovodnički materijal je izvorno izolator i gotovo da nema slobodnih elektrona kao nosača. Stoga, dodavanjem drugih nečistoća silicijumu (Si) kako bi se povećala koncentracija nosača u silicijumu (Si), povećava se njegova provodljivost. Poluprovodnici koji povećavaju nosioce dodavanjem ovakvih nečistoća nazivaju se "poluprovodnici nečistoća". Nosioci uključuju slobodne elektrone i slobodne rupe. Među njima, poluvodiči koji povećavaju nosioce slobodnih elektrona nazivaju se "poluvodiči n-tipa", a poluvodiči koji povećavaju nosioce slobodnih rupa nazivaju se "poluvodiči p-tipa".
* poluvodič p-tipa (+: pozitivan, poluprovodnik sa mnogo rupa), poluprovodnik n-tipa (-: negativan, poluprovodnik sa mnogo elektrona)
Element diode je struktura u kojoj su povezani poluvodič p-tipa i poluvodič n-tipa, što se naziva "pn spoj". Pin poluprovodnika p-tipa naziva se "anoda", a pin poluprovodnika n-tipa naziva se "katoda". Struja teče od anode do katode.
Princip emisije diode svjetlosti
Kada se napon naprijed primjenjuje na element pn spoja, rupe (pozitivne) i elektroni (negativni) se kreću prema spoju i spajaju se. Višak energije proizveden u ovom trenutku pretvara se u svjetlosnu energiju, čime se postiže emisija svjetlosti. Ovaj fenomen se naziva "složena svetlosna emisija".
Laserske diode se mogu klasificirati prema smjeru u kojem se emituje svjetlost.
Edge Emitting Laser (EEL): Struktura koja koristi površinu cijepanja poluvodiča kao reflektor za emitiranje svjetlosti sa površine cijepanja.
Laser koji emituje površinu (SEL): Struktura koja emituje svetlost vertikalno sa površine poluprovodničke podloge.
Laser koji emituje površinu vertikalne šupljine (VCSEL): optička rezonantna šupljina se formira u vertikalnom pravcu površine poluprovodničke podloge, a emitovani laserski snop je okomit na površinu supstrata. Ima karakteristike niske granične struje, velike brzine modulacije sa malom strujom i dobre temperaturne stabilnosti, te se široko koristi u optičkim komunikacijama i senzorskim poljima.
Ove različite vrste laserskih dioda imaju različite karakteristike i trenutno se koriste u širokom spektru aplikacija na osnovu svojih karakteristika.
Vijek trajanja laserskih dioda
Prosječan vijek trajanja laserskih dioda zavisi od radnog okruženja (radna temperatura, statički elektricitet, buka iz napajanja itd.), a općenito se vjeruje da mogu neprekidno svijetliti oko 10,000 sati u normalnim uvjetima (temperatura kućišta 25 stepeni). Ako je radna temperatura visoka tokom upotrebe, životni vijek će biti skraćen, a elektrostatičko pražnjenje (ESD) također može uzrokovati kvarove. Osim toga, prenaponi i buka koju stvara napajanje također mogu oštetiti laserski element.
Kako bi se laserska dioda koristila duže vrijeme, mjere kao što su mjere odvođenja topline kao što su hladnjaci, dovoljne antistatičke mjere i mjere protiv prenapona, korištenje filtera za buku i kontrola izlaza na minimum mogu se učinkovito proširiti vijek trajanja.
Svjetlost koju emituje laser ima veliku gustinu snage. Ako se nepravilno koristi, čak i mala količina emisije može uzrokovati štetu ljudskom tijelu, što je vrlo opasno. Stoga se prije upotrebe moraju poduzeti dovoljne sigurnosne mjere.
Naša adresa
B{0}} Ruiding Mansion, br. 200 Zhenhua Rd, Xihu Distrikt
Broj telefona
0086 181 5840 0345
info@brandnew-china.com
