definiție: laserul este un acronim al amplificării luminii prin emisia stimulată de radiații. O diodă laser emite radiații de o singură lungime de undă sau uneori o bandă îngustă de lungime de undă strâns distanțată.

emite lumină datorită emisiei stimulate, în acest caz când un foton incident lovește atom semiconductor, electronii la nivel de energie mai mare se recombină cu o gaură de nivel de energie mai mică. Datorită acestui fapt, doi fotoni sunt emiși un foton incident și altul este emis datorită recombinării electronilor și găurii.

LED-urile funcționează, de asemenea, pe același principiu, dar diferența majoră este arhitectura internă. O diodă laser este formată din canale înguste și acționează ca un ghid de undă pentru lumină. Dar LED-urile sunt alcătuite din canale largi.

datorită structurii sale, dioda Laser emite lumină monocromatică & coerentă (o singură culoare). Lumina emisă de dioda Laser constă dintr-o singură lungime de undă, în timp ce LED-urile emit lumină constând dintr-o bandă largă de lungimi de undă. Astfel, lumina emisă de LED este incoerentă.

construcția diodei Laser

dioda Laser este alcătuită din două straturi de semiconductori, adică tip P și tip N. Straturile de semiconductori sunt alcătuite din GaAs dopate cu materiale precum seleniu, aluminiu sau siliciu. Construcția este aceeași cu cea a LED-urilor, cu excepția canalelor utilizate în Laser sunt înguste pentru a produce un singur fascicul de lumină.

și încă o diferență într-o diodă Laser este că este prezent și un strat intrinsec de GaAs (nedopat). Acest strat se numește strat activ. Stratul activ este închis de straturi cu indice de refracție inferior. Acest lucru acționează ca reflectoare optice.

aceste straturi împreună cu stratul activ formează un ghid de undă, astfel încât lumina să poată călători numai într-o singură cale într-o direcție unică și fixă. Fasciculul de lumină este produs în această secțiune. Contactele metalice sunt furnizate pentru a facilita părtinirea.

funcționarea diodei Laser

dioda laser funcționează pe principiul că fiecare atom în starea sa excitată poate emite fotoni dacă electronii la un nivel mai ridicat de energie sunt prevăzuți cu o sursă externă de energie.

există practic trei fenomene prin care un atom poate emite energie luminoasă și care sunt absorbția, emisia spontană & emisie stimulată.

absorbție

în absorbție, electronii la niveluri mai mici de energie SAR la un nivel mai ridicat de energie, adică. de la banda de valență la banda de conducere atunci când electronii sunt prevăzuți cu o sursă externă de energie. Acum, există găuri la nivel de energie mai mic, adică bandă de valență și electroni la nivel de energie mai mare, adică bandă de conducere.

emisie spontană

acum, dacă electronii din nivelul de energie superior sunt instabili, atunci vor tinde să se deplaseze la nivelul de energie inferior pentru a obține stabilitate. Dar dacă vor trece de la un nivel mai ridicat de energie la un nivel mai scăzut de energie, vor elibera cu siguranță energia care va fi diferența de energie dintre aceste două niveluri. Energia eliberată va fi sub formă de lumină și astfel vor fi emiși fotoni. Acest proces se numește emisie spontană.

emisie stimulată

în emisie stimulată, fotonii lovesc electronii la un nivel mai ridicat de energie și acești fotoni sunt furnizați de la o sursă externă de energie luminoasă. Când acești fotoni lovesc electronii, electronii câștigă energie și se recombină cu găuri și eliberează un foton suplimentar. Astfel, un foton incident stimulează un alt foton să se elibereze. Astfel, acest proces se numește emisie stimulată.

inversarea populației

densitatea electronilor la nivelurile de energie este populația de electroni și este mai mult în banda de valență sau banda de energie mai mică și mai puțin în banda de conducere sau nivelul de energie mai mare. Dacă populația de electroni crește la un nivel de energie mai mare sau durata de viață a stărilor de energie mai mare este lungă, atunci emisia stimulată va crește. Această creștere a populației la un nivel mai ridicat de energie este denumită Inversiune a populației.

și aceasta este starea necesară pentru dioda Laser. Mai mult inversiunea populației mai mult va fi electronii la o stare mai mare și meta stabilă și mai mult va fi emisia stimulată. Fotonii emiși sunt în aceeași fază cu fotonii incidenți. Și acești fotoni călătoresc ca un singur fascicul de lumină și astfel produc coerență.

categorii majore de diodă Laser

există două categorii majore de diodă Laser, adică diodă laser cu injecție & diodă laser semiconductoare pompată optic.

1. diodă laser cu injecție: Operația este similară cu LED-urile, cu excepția faptului că LED-urile sunt formate din canale largi de semiconductori, în timp ce diodele Laser sunt formate din canale înguste. Am discutat deja acest lucru în construcția diodei Laser. În acest sens, fasciculul de lumină se deplasează în ghidul de undă, iar dioda în sine acționează ca un ghid de undă. Fasciculul de lumină este amplificat prin emisie stimulată repetată.
2. laser Semiconductor pompat optic: în laserul pompat optic dioda laser de injecție acționează ca o pompă externă. Materialele semiconductoare din grupul III & v acționează ca bază. Iar amplificarea se realizează prin emisie stimulată.

oferă mai multe avantaje, cum ar fi prevenirea interferențelor cauzate de structura electrodului. În plus, oferă și un avantaj al selecției lungimii de undă.

Dioda Laser l-i caracteristici

energia luminii crește odată cu creșterea curentului laser, dar depinde de temperatură. Este evident din curbă că energia luminii crește după un anumit curent laser de prag. Această valoare de prag a curentului laser crește exponențial cu temperatura.

astfel, la o temperatură mai ridicată, crește și valoarea pragului curentului laser până la care este generată energia luminoasă. Astfel, este necesar să se opereze dioda laser până la valoarea prag a curentului laser, deoarece peste această valoare nu există energie luminoasă. Pentru a avea o funcționare fiabilă, este necesar să se determine valoarea pragului curentului laser.

V-i caracteristicile diodei Laser

tensiunea înainte a diodei laser este în general în jur de 1,5 V. deși tensiunea înainte depinde de temperatura de funcționare. Varianța curentului în diodă cu tensiunea poate fi înțeleasă cu ajutorul diagramei de mai jos.

avantajele diodei Laser

1. dispozitiv cu consum redus de energie.
2. economic, deoarece costul său de fabricație și funcționare este scăzut.
3. Acesta poate fi operat pentru o lungă perioadă de timp.
4. portabil datorită dimensiunilor mici și arhitecturii interne.
5. foarte fiabile și extrem de eficiente.

dezavantajele diodei Laser

1. acestea sunt dependente de temperatură și, prin urmare, funcționarea sa este afectată de modificarea temperaturii de funcționare.
2. nu este potrivit pentru aplicarea de mare putere.

aplicații ale diodei Laser

1. sistem de comunicații optice cu fibră.
2. cititoare de coduri de bare.
3. imprimare Laser și scanare laser.
4. Telemetre.
5. în domeniile medicale în instrumente chirurgicale.
6. în CD playere și DVD recorder.

acestea sunt câteva dintre aplicațiile semnificative ale diodei LASER. Dintre toate aceste aplicații, cel mai important domeniu în care dioda laser își găsește aplicația este sistemul de comunicații prin fibră optică.