የሥራ መርህ እና ዋና ዋና የሴሚኮንዳክተር ሌዘር ዓይነቶች

የአሠራር መርህ እና ዋና ዋና ዓይነቶችሴሚኮንዳክተር ሌዘር

ሴሚኮንዳክተርየሌዘር ዳዮዶችከፍተኛ ቅልጥፍናቸው፣ አነስተኛነት እና የሞገድ ርዝመት ልዩነት ስላላቸው፣ እንደ ኮሙኒኬሽን፣ የህክምና እንክብካቤ እና የኢንዱስትሪ ማቀነባበሪያ ባሉ መስኮች እንደ ኦፕቶኤሌክትሮኒክ ቴክኖሎጂ ዋና ዋና ክፍሎች በስፋት ጥቅም ላይ ይውላሉ። ይህ ጽሑፍ የሴሚኮንዳክተር ሌዘርን የአሠራር መርህ እና አይነቶችን ያስተዋውቃል፣ ይህም ለአብዛኞቹ የኦፕቶኤሌክትሮኒክ ተመራማሪዎች የምርጫ ማጣቀሻ ምቹ ነው።

1. የሴሚኮንዳክተር ሌዘሮች ብርሃን-አመንጪ መርህ

የሴሚኮንዳክተር ሌዘር የብርሃን ጨረራ መርህ የተመሰረተው በባንድ መዋቅር፣ በኤሌክትሮኒክ ሽግግሮች እና በተነቃቁ የሴሚኮንዳክተር ቁሳቁሶች ልቀት ላይ ነው። ሴሚኮንዳክተር ቁሳቁሶች ባንድ ክፍተት ያለው የቁሳቁስ አይነት ሲሆኑ የቫለንታይን ባንድ እና የኮንዳክሽን ባንድ ያካትታል። ቁሱ በመሬት ሁኔታ ውስጥ ሲሆን ኤሌክትሮኖች በኮንዳክሽን ባንድ ውስጥ ምንም ኤሌክትሮኖች በማይኖሩበት ጊዜ የቫለንታይን ባንድ ይሞላሉ። የተወሰነ የኤሌክትሪክ መስክ በውጭ ሲተገበር ወይም ጅረት ሲወጋ፣ አንዳንድ ኤሌክትሮኖች ከቫለንታይን ባንድ ወደ ኮንዳክሽን ባንድ ይሸጋገራሉ፣ የኤሌክትሮን-ሆል ጥንዶችን ይፈጥራሉ። በኢነርጂ ልቀት ሂደት ወቅት፣ እነዚህ የኤሌክትሮን-ሆል ጥንዶች በውጪው ዓለም ሲነቃቁ፣ ፎቶኖች ማለትም ሌዘሮች ይፈጠራሉ።

2. የሴሚኮንዳክተር ሌዘር ማነቃቂያ ዘዴዎች

ለሴሚኮንዳክተር ሌዘር በዋናነት ሶስት የማነቃቂያ ዘዴዎች አሉ፤ እነሱም የኤሌክትሪክ መርፌ አይነት፣ የኦፕቲካል ፓምፕ አይነት እና ከፍተኛ ኃይል ያለው የኤሌክትሮን ጨረር ማነቃቂያ አይነት ናቸው።

በኤሌክትሪክ የሚወጉ የሴሚኮንዳክተር ሌዘሮች፡- በአጠቃላይ፣ እንደ ጋሊየም አርሴናይድ (GaAs)፣ ካድሚየም ሰልፋይድ (CdS)፣ ኢንዲየም ፎስፊድ (InP) እና ዚንክ ሰልፋይድ (ZnS) ካሉ ቁሳቁሶች የተሠሩ የሴሚኮንዳክተር ወለል-መጋጠሚያ ዳዮዶች ናቸው። ወደፊት ባለው ልዩነት ላይ ያለውን ጅረት በመርጨት በመገጣጠሚያው ፕላን ክልል ውስጥ የተነቃቃ ልቀት ይፈጥራሉ።

በኦፕቲካል ፓምፕ የተሰሩ ሴሚኮንዳክተር ሌዘሮች፡ በአጠቃላይ፣ N-type ወይም P-type semiconductor ነጠላ ክሪስታሎች (እንደ GaAS፣ InAs፣ InSb፣ ወዘተ) እንደ የስራ ንጥረ ነገር ጥቅም ላይ ይውላሉ፣ እናሌዘርበሌሎች ሌዘሮች የሚወጣው እንደ ኦፕቲካል ፓምፕ የተደረገ ማነቃቂያ ሆኖ ያገለግላል።

ከፍተኛ ኃይል ያላቸው የኤሌክትሮን ጨረር-የተደሰቱ የሴሚኮንዳክተር ሌዘሮች፡- በአጠቃላይ፣ እንደ PbS፣ CdS፣ ZhO፣ ወዘተ ያሉ N-type ወይም P-type semiconductor ነጠላ ክሪስታሎችን እንደ የስራ ንጥረ ነገር ይጠቀማሉ እና ከውጭ ከፍተኛ ኃይል ያለው የኤሌክትሮን ጨረር በማስገባት ይደሰታሉ። ከሴሚኮንዳክተር ሌዘር መሳሪያዎች መካከል፣ የተሻለ አፈጻጸም እና ሰፊ አተገባበር ያለው በኤሌክትሪክ የተወጋው የGaAs ዳዮድ ሌዘር ድርብ ሄትሮስትሩክቸር ያለው ነው።

3. ዋናዎቹ የሴሚኮንዳክተር ሌዘር ዓይነቶች

የሴሚኮንዳክተር ሌዘር ንቁ ክልል ለፎቶን ማመንጨት እና ለማጉላት የሚያገለግል ዋና ቦታ ሲሆን ውፍረቱ ጥቂት ማይክሮሜትሮች ብቻ ነው። የውስጥ የሞገድ መሪ መዋቅሮች የፎቶኖችን የጎን ስርጭት ለመገደብ እና የኃይል ጥግግትን (እንደ ሪጅ ሞገድ መሪዎች እና የተቀበሩ ሄትሮጁንክሽንስ) ለማሻሻል ያገለግላሉ። ሌዘር የሙቀት ማጠቢያ ዲዛይን ይቀበላል እና በፍጥነት የሙቀት መበታተንን ለመከላከል ከፍተኛ የሙቀት ማስተላለፊያ ቁሳቁሶችን (እንደ መዳብ-ቱንግስተን ቅይጥ) ይመርጣል፣ ይህም በከፍተኛ ሙቀት ምክንያት የሚከሰተውን የሞገድ ርዝመት መንሸራተት ይከላከላል። እንደ አወቃቀራቸው እና የአተገባበር ሁኔታቸው፣ ሴሚኮንዳክተር ሌዘሮች በሚከተሉት አራት ምድቦች ሊመደቡ ይችላሉ፡

ጠርዝ አመንጪ ሌዘር (ኢኤል)

ሌዘር የሚወጣው በቺፑ ጎን ላይ ካለው የመቆራረጥ ወለል ሲሆን ሞላላ ቦታ (በግምት 30° × 10° ልዩነት ያለው አንግል) ይፈጥራል። የተለመዱ የሞገድ ርዝመቶች 808nm (ለፓምፕ)፣ 980 nm (ለግንኙነት) እና 1550 nm (ለፋይበር ግንኙነት) ያካትታሉ። በከፍተኛ ኃይል ባላቸው የኢንዱስትሪ መቁረጥ፣ በፋይበር ሌዘር ፓምፕ ምንጮች እና በኦፕቲካል ኮሙኒኬሽን የጀርባ አጥንት ኔትወርኮች ውስጥ በስፋት ጥቅም ላይ ይውላል።

2. ቀጥ ያለ የጉድጓድ ወለል አመንጪ ሌዘር (VCSEL)

ሌዘር በቺፑ ወለል ላይ ቀጥ ብሎ ይለቀቃል፣ ክብ እና ሲሜትሪክ ጨረር (ዲቨርጀንስ አንግል <15°) አለው። የተከፋፈለ የብራግ አንጸባራቂ (DBR) ያዋህዳል፣ ይህም ውጫዊ አንጸባራቂ አስፈላጊነትን ያስወግዳል። በ3D ዳሰሳ (እንደ የሞባይል ስልክ የፊት ለይቶ ማወቅ)፣ በአጭር ርቀት የኦፕቲካል ግንኙነት (የውሂብ ማዕከላት) እና በLiDAR በስፋት ጥቅም ላይ ይውላል።

3. የኳንተም ካስኬድ ሌዘር (QCL)

በኳንተም ዌልስ መካከል ባለው የኤሌክትሮኖች የውህደት ሽግግር ላይ በመመስረት፣ የሞገድ ርዝመቱ የህዝብ መገለባበጥ ሳያስፈልግ ከመካከለኛ እስከ ሩቅ የኢንፍራሬድ ክልል (3-30 μm) ይሸፍናል። ፎቶኖች የሚመነጩት በኢንተርሰብባንድ ሽግግሮች ሲሆን እንደ ጋዝ ዳሰሳ (እንደ CO₂ ማወቂያ)፣ ቴራሄርትዝ ኢሜጂንግ እና የአካባቢ ክትትል ባሉ አፕሊኬሽኖች ውስጥ በብዛት ጥቅም ላይ ይውላሉ።

4. ሊስተካከል የሚችል ሌዘር

ሊስተካከል የሚችል የሌዘር ውጫዊ ክፍተት ዲዛይን (ግራቲንግ/ፕሪዝም/MEMS መስታወት) በ ±50 nm የሞገድ ርዝመት ማስተካከያ ክልል ሊያገኝ ይችላል፣ ጠባብ የመስመር ስፋት (<100 kHz) እና ከፍተኛ የጎን-ሁነታ ውድቅ ጥምርታ (>50 dB) አለው። እንደ ጥቅጥቅ ያለ የሞገድ ርዝመት ክፍፍል ባለብዙ ማባዛት (DWDM) ግንኙነት፣ የስፔክትራል ትንተና እና የባዮሜዲካል ኢሜጂንግ ባሉ አፕሊኬሽኖች ውስጥ በተለምዶ ጥቅም ላይ ይውላል። ሴሚኮንዳክተር ሌዘሮች በመገናኛ የሌዘር መሳሪያዎች፣ በዲጂታል ሌዘር ማከማቻ መሳሪያዎች፣ በሌዘር ማቀነባበሪያ መሳሪያዎች፣ በሌዘር ምልክት ማድረጊያ እና ማሸጊያ መሳሪያዎች፣ በሌዘር የአይነት አቀማመጥ እና ህትመት፣ በሌዘር የህክምና መሳሪያዎች፣ በሌዘር ርቀት እና ኮሊሜሽን ማወቂያ መሳሪያዎች፣ ለመዝናኛ እና ለትምህርት የሌዘር መሳሪያዎች እና መሳሪያዎች፣ የሌዘር ክፍሎች እና ክፍሎች፣ ወዘተ በስፋት ጥቅም ላይ ይውላሉ። የሌዘር ኢንዱስትሪ ዋና ክፍሎች ናቸው። ሰፊ የአፕሊኬሽኖች ክልል ስላለው፣ በርካታ የሌዘር ብራንዶች እና አምራቾች አሉ። ምርጫ ሲያደርጉ በተወሰኑ ፍላጎቶች እና በአፕሊኬሽን መስኮች ላይ የተመሠረተ መሆን አለበት። የተለያዩ አምራቾች በተለያዩ መስኮች የተለያዩ አፕሊኬሽኖች አሏቸው፣ እና የአምራቾች እና የሌዘር ምርጫዎች በፕሮጀክቱ ትክክለኛ የትግበራ መስክ መሰረት መደረግ አለባቸው።