Parametri, principii și aplicații ale diodelor laser

Principiul de funcționare al diodelor laser cu semiconductor este teoretic același cu cel al laserelor cu gaz.
Dioda laser este în esență o diodă semiconductoare. În funcție de faptul că materialul de joncțiune PN este același, dioda laser poate fi împărțită în diode laser cu homouncție, heterojuncție simplă (SH), heterojuncție dublă (DH) și cu godeu cuantic (QW). Diodele cu laser cu puțuri cuantice au avantajele unui curent de prag scăzut și o putere mare de ieșire și sunt în prezent produse principale pe piață. În comparație cu laserele, diodele laser au avantajele unei eficiențe ridicate, dimensiuni mici și durată lungă de viață. Cu toate acestea, puterea lor de ieșire este mică (în general mai mică de 2 mW), liniaritatea slabă și monocromaticitatea nu sunt foarte bune, ceea ce limitează aplicarea lor în sistemele de televiziune prin cablu. Foarte limitat, nu poate transmite semnale analogice cu mai multe canale, de înaltă performanță. În modulul de backhaul al unui receptor optic bidirecțional, diodele laser cu puțuri cuantice sunt în general utilizate ca surse de lumină pentru transmisia pe legătura ascendentă.

Esență de diodă laser
Dioda laser este în esență o diodă semiconductoare. În funcție de faptul că materialul de joncțiune PN este același, dioda laser poate fi împărțită în diode laser cu homouncție, heterojuncție simplă (SH), heterojuncție dublă (DH) și cu godeu cuantic (QW). Diodele cu laser cu puțuri cuantice au avantajele unui curent de prag scăzut și o putere mare de ieșire și sunt în prezent produse principale pe piață. În comparație cu laserele, diodele laser au avantajele unei eficiențe ridicate, dimensiuni mici și durată lungă de viață. Cu toate acestea, puterea lor de ieșire este mică (în general mai mică de 2 mW), liniaritatea slabă și monocromaticitatea nu sunt foarte bune, ceea ce limitează aplicarea lor în sistemele de televiziune prin cablu. Foarte limitat, nu poate transmite semnale analogice cu mai multe canale, de înaltă performanță. În modulul de backhaul al unui receptor optic bidirecțional, diodele laser cu puțuri cuantice sunt în general utilizate ca surse de lumină pentru transmisia pe legătura ascendentă.

Structura de bază a unei diode laser semiconductoare este cea prezentată în figură. O pereche de plane paralele perpendiculare pe joncțiunea PN formează o cavitate rezonantă Fabry-Perot. Ele pot fi plane de clivaj ale cristalului semiconductor sau plane lustruite. Cele două părți rămase sunt relativ dure pentru a elimina efectul laser în alte direcții, cu excepția direcției principale.

În operațiunea specifică, joncțiunea PN a diodei laser este formată din două straturi de arseniură de galiu dopate. Are două structuri cu capete plate, una oglindă paralelă cu capătul (o suprafață foarte reflectorizant) și una parțial reflectorizant. Lungimea de undă a luminii care trebuie emisă este exact legată de lungimea articulației. Când o joncțiune PN este polarizată direct de o sursă de tensiune externă, electronii se deplasează prin joncțiune și se recombină ca o diodă normală. Când electronii se recombină cu găuri, fotonii sunt eliberați. Acești fotoni lovesc atomii, determinând eliberarea mai multor fotoni. Pe măsură ce curentul de polarizare directă crește, mai mulți electroni intră în regiunea de epuizare și provoacă emiterea mai multor fotoni.

Există două diode laser utilizate în mod obișnuit: ①fotodiodă PIN. Când primește putere optică și generează fotocurent, va aduce zgomot cuantic. ②Fotodiodă de avalanșă. Oferă amplificare internă și poate transmite mai departe decât o fotodiodă PIN, dar are un zgomot cuantic mai mare. Pentru a obține un raport semnal-zgomot bun, în spatele dispozitivului de fotodetecție trebuie conectate un preamplificator cu zgomot redus și un amplificator principal.

Parametrii utilizați în mod obișnuit ai diodelor laser semiconductoare sunt:
(1) Lungime de undă: adică lungimea de undă de lucru a tubului laser. În prezent, lungimile de undă ale tuburilor laser care pot fi folosite ca comutatoare fotoelectrice includ 635nm, 650nm, 670nm, 690nm, 780nm, 810nm, 860nm, 980nm etc.

(2) Curent de prag Ith: adică curentul la care tubul laser începe să genereze oscilația laser. Pentru tuburile laser generale de putere redusă, valoarea acestuia este de aproximativ zeci de miliamperi. Curentul de prag al tuburilor laser cu o structură de puțuri cuantice multiple tensionate poate fi de până la 10 mA. următoarele.

(3) Curentul de funcționare Iop: Adică curentul de conducere atunci când tubul laser atinge puterea nominală de ieșire. Această valoare este importantă pentru proiectarea și depanarea circuitului de comandă laser.

(4) Unghiul de divergență verticală θ⊥: Unghiul la care banda luminoasă a diodei laser se deschide în direcția perpendiculară pe joncțiunea PN, în general în jur de 15 grade ~ 40 grade.

(5) Unghiul de divergență orizontală θ∥: Unghiul la care banda luminoasă a diodei laser se deschide în direcția paralelă cu joncțiunea PN, în general în jur de 6 grade ~ 10 grade.

(6) Curent de monitorizare Im: adică curentul care curge prin tubul PIN atunci când tubul laser este la puterea nominală de ieșire.

În viața reală, diodele laser sunt utilizate pe scară largă în domeniile științei informației, cum ar fi comunicațiile cu fibră optică, stocarea discurilor optice, imprimarea și copierea și cosmetologia medicală. Pentru aplicații specifice, selecția trebuie combinată cu principalii săi parametri tehnici, inclusiv lungimea de undă, puterea de ieșire, curentul de funcționare, tensiunea de funcționare etc. Diodele laser sunt, de asemenea, utilizate pe scară largă în dispozitivele optoelectronice de putere redusă, cum ar fi unitățile de disc optice de pe computere și imprimare. capete în imprimante laser.

Informații de contact:

Dacă aveți idei, nu ezitați să discutați cu noi. Indiferent unde sunt clienții noștri și care sunt cerințele noastre, ne vom urmări obiectivul de a oferi clienților noștri calitate înaltă, prețuri mici și cele mai bune servicii.