Принсипи кор ва намудҳои асосиилазерии нимноқил
нимноқилДиодҳои лазерӣ, бо самаранокии баланд, миниатюризатсия ва гуногунии дарозии мавҷҳо, ба таври васеъ ҳамчун ҷузъҳои асосии технологияи оптоэлектронӣ дар соҳаҳо ба монанди алоқа, нигоҳубини тиббӣ ва коркарди саноатӣ истифода мешаванд. Ин мақола минбаъд принсипи кор ва намудҳои лазерҳои нимноқилро муаррифӣ мекунад, ки барои истинодҳои интихобии аксарияти тадқиқотчиёни оптоэлектронӣ қулай аст.
1. Принсипи равшании лазерҳои нимноқилӣ
Принсипи люминесцентии лазерҳои нимноқилӣ ба сохтори банд, гузариши электронӣ ва партоби ҳавасмандкунии маводи нимноқил асос ёфтааст. Маводҳои нимноқилӣ як навъи мавод бо фосилаи банд мебошанд, ки банди валентӣ ва банди ноқилро дар бар мегирад. Вақте ки мавод дар ҳолати заминӣ қарор дорад, электронҳо банди валентиро пур мекунанд, дар ҳоле ки дар банди гузаронанда ҳеҷ электрон мавҷуд нест. Вақте ки майдони муайяни электрикӣ аз берун истифода мешавад ё ҷараён ворид мешавад, баъзе электронҳо аз банди валентӣ ба банди ноқилӣ мегузаранд ва ҷуфтҳои сӯрохиҳои электрониро ташкил медиҳанд. Дар ҷараёни баровардани энергия, вақте ки ин ҷуфтҳои сӯрохиҳои электронӣ аз ҷониби ҷаҳони беруна ҳавасманд карда мешаванд, фотонҳо, яъне лазерҳо тавлид мешаванд.
2. Усулҳои ангезиши лазерҳои нимноқилӣ
Асосан се усули ҳаяҷонбахш барои лазерҳои нимноқил мавҷуданд, аз ҷумла навъи сӯзандоруи барқӣ, навъи насоси оптикӣ ва навъи барангезиши нури электронии энергияи баланд.
Лазерҳои нимноқили барқӣ воридшаванда: Одатан, онҳо диодҳои нимноқили рӯизаминӣ мебошанд, ки аз маводҳо ба монанди арсениди галлий (GaAs), сулфиди кадмий (CdS), фосфиди индий (InP) ва сулфиди руҳ (ZnS) сохта шудаанд. Онҳо тавассути сӯзандоруи ҷараён қад-қади қафои пеш ҳаяҷоновар мешаванд ва дар минтақаи ҳавопаймои васлшавӣ партобҳои ҳавасмандкунанда тавлид мекунанд.
Лазерҳои нимноқилҳои аз ҷиҳати оптикӣ насосшуда: Умуман, ҳамчун моддаи корӣ як кристаллҳои нимноқилҳои навъи N ё P (ба мисли GaAS, InAs, InSb ва ғ.) истифода мешаванд.лазерҳамчун ҳаяҷонбахши оптикии насоси лазерӣ истифода мешавад.
Лазерҳои нимноқили аз шуои электронии баланд энергияи ҳаяҷонангез: Умуман, онҳо инчунин як кристаллҳои нимноқили навъи N ё P-ро (ба монанди PbS, CdS, ZhO ва ғайра) ҳамчун моддаи корӣ истифода мебаранд ва тавассути ворид кардани нури электронии энергияи баланд аз берун ба ҳаяҷон меоянд. Дар байни дастгоҳҳои лазерии нимноқил, дастгоҳи дорои самаранокии беҳтар ва татбиқи васеътар лазери диодии GaAs бо гетероструктураи дукарата сӯзандору мебошад.
3. Намудҳои асосии лазерҳои нимноқилӣ
Минтақаи фаъоли лазери нимноқил майдони аслӣ барои тавлид ва тақвияти фотон аст ва ғафсии он ҳамагӣ чанд микрометр аст. Сохторҳои мавҷгириҳои дохилӣ барои маҳдуд кардани паҳншавии паҳлӯии фотонҳо ва баланд бардоштани зичии энергия истифода мешаванд (ба монанди мавҷҳои мавҷҳо ва гетероидҳои дафншуда). Лазер тарҳи гармкунаки гармиро қабул мекунад ва маводҳои гармидиҳии баландро (масалан, хӯлаи мис-волфрам) барои паҳншавии босуръати гармӣ интихоб мекунад, ки метавонад аз гардиши дарозии мавҷҳо, ки аз ҳад зиёд гарм мешавад, пешгирӣ кунад. Мувофиқи сохтор ва сенарияи татбиқи онҳо, лазерҳои нимноқилро ба чор категорияи зерин тасниф кардан мумкин аст:
Лазери канорӣ (EEL)
Лазер аз сатҳи пора дар паҳлӯи чип бароварда мешавад ва нуқтаи эллиптикиро ташкил медиҳад (бо кунҷи тафовут тақрибан 30°×10°). Дарозии мавҷҳои маъмулӣ 808 нм (барои обкашӣ), 980 нм (барои алоқа) ва 1550 нм (барои иртиботи нахи) иборатанд. Он дар буридани пуриқтидори саноатӣ, манбаъҳои насоси нахи лазерӣ ва шабакаҳои магистралии алоқаи оптикӣ васеъ истифода мешавад.
2. Лазери эмитентии сатҳи амудии холигии амудӣ (VCSEL)
Лазер ба сатхи чип ба таври перпендикуляр бо шуои даврашакл ва симметрй (кунчи дивергенция <15°) дода мешавад. Он як рефлектори тақсимшудаи Bragg (DBR) -ро муттаҳид мекунад, ки эҳтиёҷоти рефлектори берунаро аз байн мебарад. Он дар ҳассосияти 3D (ба монанди шинохти чеҳраи телефони мобилӣ), алоқаи оптикии кӯтоҳмуддат (марказҳои маълумот) ва LiDAR васеъ истифода мешавад.
3. Лазери каскади квантӣ (QCL)
Дар асоси гузариши каскади электронҳо байни чоҳҳои квантӣ, дарозии мавҷ диапазони миёна то дури инфрасурхро (3-30 мкм) фаро мегирад, бидуни ниёз ба инверсияи популятсия. Фотонҳо тавассути гузаришҳои байниҳамдигарӣ тавлид мешаванд ва маъмулан дар барномаҳо ба монанди ҳассосияти газ (ба монанди муайянкунии CO₂), тасвири терагерц ва мониторинги муҳити зист истифода мешаванд.
Тарҳрезии холигии берунии лазерии танзимшаванда (грейтинг/призм / оинаи MEMS) метавонад диапазони танзими дарозии мавҷи ±50 нм бо паҳнои танг (<100 кГц) ва таносуби баланди радкунии ҳолати паҳлӯ (>50 дБ) ба даст ояд. Он одатан дар барномаҳо ба монанди алоқаи мултиплексии тақсимоти дарозии мавҷ (DWDM), таҳлили спектралӣ ва тасвири биотиббӣ истифода мешавад. Лазерҳои нимноқил дар дастгоҳҳои лазерии алоқа, дастгоҳҳои нигаҳдории лазерии рақамӣ, таҷҳизоти коркарди лазерӣ, таҷҳизоти лазерӣ ва бастабандӣ, чопкунии лазерӣ ва чоп, таҷҳизоти тиббии лазерӣ, асбобҳои лазерӣ ва асбобҳои муайянкунии коллиматсия, асбобҳо ва таҷҳизот барои фароғат ва таълим, лазерӣ ба таври васеъ истифода мешаванд. Аз сабаби доираи васеи барномаҳои он, брендҳо ва истеҳсолкунандагони зиёди лазерҳо мавҷуданд. Ҳангоми интихоби он, он бояд ба ниёзҳои мушаххас ва соҳаҳои татбиқ асос ёбад. Истеҳсолкунандагони гуногун дар соҳаҳои гуногун барномаҳои гуногун доранд ва интихоби истеҳсолкунандагон ва лазерҳо бояд мувофиқи соҳаи воқеии татбиқи лоиҳа анҷом дода шаванд.
Вақти фиристодан: Ноябр-05-2025