Definition: LASER är en akronym av ljusförstärkning genom stimulerad emission av strålning. En laserdiod avger strålning med en enda våglängd eller ibland ett smalt band med nära avstånd våglängd.

det avger ljus på grund av stimulerad emission, i detta när en infallande foton slår halvledaratom, elektronerna på högre energinivå rekombineras med lägre energinivåhål. På grund av detta emitteras två fotoner en infallande foton och andra emitteras på grund av rekombination av elektroner och hål.

lysdioder fungerar också på samma princip men den stora skillnaden är den interna arkitekturen. En laserdiod bildas av smala kanaler och fungerar som en vågledare för ljus. Men lysdioder består av breda kanaler.

på grund av sin struktur avger laserdiod koherent & monokromatiskt ljus (Enfärg). Det ljus som emitteras av laserdiod består av en våglängd medan lysdioder avger ljus som består av ett brett band av våglängder. Således är ljuset som emitteras av LED osammanhängande.

konstruktion av laserdiod

laserdioden består av två lager av halvledare, dvs P-typ och N-typ. Lagren av halvledare består av GaAs dopade med material som selen, aluminium eller kisel. Konstruktionen är densamma som för LED, förutom att kanalerna som används i Laser är smala för att producera en enda ljusstråle.

och ytterligare en skillnad i en laserdiod är att ett inneboende lager av GaAs (undoped) också är närvarande. Detta lager kallas aktivt lager. Det aktiva skiktet är inneslutet av lager med lägre brytningsindex. Detta fungerar som optiska reflektorer.

dessa lager tillsammans med aktivt lager bildar en vågledare så att ljuset endast kan färdas i en enda väg i en enda och fast riktning. Ljusstrålen produceras i detta avsnitt. Metallkontakterna är anordnade för att underlätta förspänning.

bearbetning av laserdiod

laserdioden fungerar enligt principen att varje atom i sitt upphetsade tillstånd kan avge fotoner om elektroner på högre energinivå är försedda med en extern energikälla.

det finns i princip tre fenomen genom vilka en atom kan avge ljusenergi och som är Absorption, spontan Emission & stimulerad emission.

Absorption

vid absorption hoppar elektronerna vid lägre energinivåer till högre energinivå, dvs. från valensband till ledningsband när elektronerna är försedda med en extern energikälla. Nu finns det hål på lägre energinivå, dvs valensband och elektroner på högre energinivå, dvs ledningsband.

spontan Emission

nu, om elektronerna i högre energinivå är instabila, tenderar de att flytta till den lägre energinivån för att uppnå stabilitet. Men om de kommer att flytta från högre energinivå till lägre energinivåer kommer de definitivt att frigöra energin som kommer att vara energiskillnaden mellan dessa två nivåer. Den frigjorda energin kommer att vara i form av ljus och därmed kommer fotoner att emitteras. Denna process kallas spontan emission.

stimulerad Emission

i stimulerad emission träffar fotonerna elektroner på högre energinivå och dessa fotoner tillförs från en extern ljusenergikälla. När dessa fotoner träffar elektronerna får elektroner energi och de rekombinerar med hål och släpper ut en extra foton. Således stimulerar en infallande foton en annan foton att släppa. Således kallas denna process stimulerad emission.

Populationsinversion

densiteten hos elektroner vid energinivåer är populationen av elektroner och den är mer i valensband eller lägre energiband och mindre i ledningsbandet eller högre energinivå. Om populationen av elektroner ökar vid högre energinivå eller livslängden för högre energitillstånd är lång kommer stimulerad emission att öka. Denna ökning av befolkningen på högre energinivå kallas befolkningsinversion.

och detta är det nödvändiga tillståndet för laserdiod. Mer befolkningen inversion mer kommer att vara elektronerna vid högre och meta stabilt tillstånd och mer kommer att vara den stimulerade emissionen. De emitterade fotonerna är i samma fas med de infallande fotonerna. Och dessa fotoner reser som en enda ljusstråle och producerar därmed koherens.

huvudkategorier av laserdiod

det finns två huvudkategorier av laserdiod, dvs Injektionslaserdiod & optiskt pumpad halvledarlaserdiod.

1. Injektionslaserdiod: Operationen liknar LED förutom att lysdioder bildas av breda Halvledarkanaler medan laserdioder bildas av smala kanaler. Vi har redan diskuterat detta i konstruktionen av laserdiod. I detta färdas ljusstrålen i vågledaren och dioden själv fungerar som en vågledare. Ljusstrålen förstärks genom upprepad stimulerad emission.
2. optiskt pumpad halvledarlaser: i optiskt pumpad laser fungerar injektionslaserdioden som en extern pump. III & v-gruppens halvledarmaterial fungerar som grund. Och förstärkningen uppnås genom stimulerad emission.

det erbjuder flera fördelar, såsom förebyggande av störningar orsakade på grund av elektrodstrukturen. Dessutom ger det också en fördel med våglängdsval.

laserdiod l-i egenskaper

ljusenergin ökar med ökad laserström men den är beroende av temperatur. Det framgår av kurvan att ljusenergin ökar efter en viss tröskellaserström. Detta tröskelvärde för laserströmmen ökar exponentiellt med temperaturen.

vid en högre temperatur ökar också tröskelvärdet för laserström upp till vilken ljusenergi genereras. Således är det nödvändigt att använda laserdioden upp till tröskelvärdet för laserström eftersom det inte finns någon ljusenergi över detta värde. För att få en tillförlitlig drift är det nödvändigt att bestämma tröskelvärdet för laserströmmen.

V-i-egenskaper hos laserdiod

laserdiodens framspänning är i allmänhet cirka 1,5 V. även om framspänningen beror på Driftstemperatur. Variansen av ström i dioden med spänningen kan förstås med hjälp av nedanstående diagram.

fördelar med laserdiod

1. låg Strömförbrukningsanordning.
2. ekonomiskt eftersom kostnaden för tillverkning och drift är låg.
3. Den kan användas under lång tid.
4. Bärbar på grund av sin lilla storlek och interna arkitektur.
5. mycket pålitlig och mycket effektiv.

nackdelar med laserdiod

1. dessa är temperaturberoende och därmed påverkas dess funktion av förändringen i driftstemperaturen.
2. Den är inte lämplig för hög effekt ansökan.

tillämpningar av laserdiod

1. fiber optiskt kommunikationssystem.
2. streckkodsläsare.
3. laserutskrift och laserskanning.
4. avståndsmätare.
5. inom medicinska områden i kirurgiska instrument.
6. i CD-spelare och DVD-inspelare.

dessa är några av de signifikanta tillämpningarna av laserdioden. Bland alla dessa applikationer är det mest avgörande området där laserdioden finner sin applikation optisk fiberkommunikationssystem.