Lazer Diyot

Tanım: Yüksek yoğunluklu tutarlı ışık üreten yarı iletken bir cihaz lazer diyot olarak bilinir. LAZER kısaltmasıdır Light birbasitleştirme Stimulated Emisyonu R,adiation. Uyarılmış emisyon Bir lazer diyotun çalışmasının temelidir.

Lazer diyot LED'e benzer, ancak farklıLED'den, lazer diyodunun PN kavşağı tutarlı radyasyon üretir. Tutarlı radyasyon, cihazın ürettiği ışık dalgalarının aynı frekans ve faza sahip olduğu anlamına gelir.

Lazer diyot yapımı

Aşağıdaki şekil, bir lazer diyodunun temel yapısını göstermektedir:

Alüminyum veya silikon katkılıgalyum arsenit materyali, n tipi ve p tipi tabaka üretmek için. Bununla birlikte, iki katman arasına ilave aktif katlanmamış GaA katmanı yerleştirilir.

Bu aktif katmanın kalınlığı aznanometre. Bu tabakanın p ve n tipi tabakalar arasında sandviçleştirilmesinin amacı elektron ve delik kombinasyonunun alanını arttırmaktır. Sonuçta yayılan radyasyonu arttırmak. Lazer çıkışı, lazer diyodunun aktif bölgesinden alınır.

Lazer diyotlarda, iki ucunda parlatmaayna benzeri bir yüzey sağlamak için birleşme yapılır. Bu yüzeyden yansımayla daha fazla elektron ve delik çifti üretilir. Sonuçta bu cihaz üzerinden daha fazla radyasyon üretir.

Lazer diyotun çalışması

Bir lazer diyotun çalışması 3 işlem içerir: emilim, kendiliğinden emisyon ve uyarılmış emisyon.

Önce soğurma sürecini anlayalım.

2 enerji seviyesini düşünün E₁ ve E₂. Sadelik için E varsayalım₁ düşük enerji seviyesi ve E₂ daha yüksek enerji seviyesidir.

Başlangıçta, atomun düşük enerji durumunda olduğu, yani E₁. Daha düşük bir enerji seviyesinden daha yüksek bir seviyeye geçebilmek için, atomun, E tarafından verilen iki seviye arasındaki enerji farkının üstesinden gelmesi gerekir.₂ - E₁.

Böylece, bazı dış uyaranlara sağlanantemel durumda bulunan atom. Böylece, atomda yer seviyesinde bir elektromanyetik frekans dalgası ν sağlanır. Bu dalga, enerji farkını telafi etmek ve E'den geçişi sağlamak için elektrona yeterli enerji sağlar.₁ ayak parmağı₂. Bu işlem emilim olarak bilinir.

Daha ileriye gitmek artık kendiliğinden yayılma sürecini anlamaktadır.

Emiliminden dolayı, atom E enerji seviyesinde bulunur.₂. Yani, atomun ömrü sona erdiğindeyüksek enerji seviyesinden zemin seviyesine geri döner. Yer seviyesine geri döndüğünde, atom iki enerji seviyesinin enerji farkını yayar;₂ - E₁.

Bu enerji, atom tarafından elektromanyetik dalga şeklinde yayılarak enerji foton üretir. Bu süreç kendiliğinden emisyon denir.

Bu radyasyon emisyonu olayı genellikle LED gibi optoelektronik cihazlarda görülür.

Şimdi uyarılmış emisyon sürecini anlayalım

Emilimden sonra atomun içinde bulunduğunu varsayalımömrünün tükenmesinden önceki yüksek enerji seviyesi. Böylece, kendiliğinden yayılan atomun frekansına eşit bir elektromanyetik frekans dalgası, atom için sağlanır.

Bu, atomun E2'den E1'e geçiş yapmasına neden olur. Şimdi, bu kez atom bu geçişde iki foton enerjisini serbest bırakacak.

Bütün bağlantı düzeneğini kısmen yansıtıcı bir ayna ile birleştirdiğimiz gibi. Böylece, bu atomun ileri geri hareketine neden olacaktır. Sonuç olarak, bu daha fazla foton üretecektir.

Eşik elde edilir edilmez, fotonlar ayna yüzeyinden kaçar, cihaz tarafından parlak bir tutarlı radyasyon yayılır.

Uyarılmış emisyon zamanında olduğu gibiatomuna bir foton enerjisi sağlanması. Dolayısıyla, yayılan fotonlar, olay fotonlarıyla aynı aşamada olacaktır. Böylece, tek renkli parlak bir ışık üretiliyor.

Lazer diyodunun özellikleri

Aşağıdaki şekil, bir lazer diyodunun karakteristik eğrisini gösterir:

Burada yatay çizgi, geçerli olanı vedikey çizgi üretilen ışığın optik gücünü gösterir. Şekilden, bir eşik noktasına ulaşılıncaya kadar iktidarda kademeli bir artış fark edildiği açıkça görülmektedir.

Eşik değerden sonra hızlı bir artışakımda küçük bir artış için bile güç fark edilir. Lazer diyodunun ürettiği güç, cihazla ilişkili sıcaklığa da bağlıdır.

Lazer ışığı özelliği

Bir lazer diyotu tarafından yayılan bir lazer ışığı aşağıdaki özelliği tutar:

• uyum: Var olan lazerin çok önemli bir özelliğidir.uyarılmış emisyon nedeniyle. Basitçe, yayılan ışık dalgalarının dalga boyunun fazda olduğunu gösterir. Örneğin LED gibi sıradan ışık kaynaklarından bahsettiğimizde, bir fotonun kendiliğinden yayılması süreci nedeniyle oluştuğu için tutarlılık özelliğini göstermez.
• Monokromatiklik: Lazer diyotun yaydığı ışık doğada siyah beyazdır, yani tek bir dalga boyuna sahiptir. Tek dalga boyuna sahip dalgalar, yayılan radyasyonun tek renkli olduğunu belirtir.
• Parlaklık: Bir ışığın parlaklığı temel olarak belirlenirBirim katı açısı başına birim yüzey alanı başına güç. Sürekli yansımalar nedeniyle, lazer diyotu tarafından yüksek yoğunluklu ve daha fazla güçte bir ışık üretilir. Bu, sonuçta, cihazın içinden parlak ışık oluşumunu sağlar.
• Directionality: Bir lazer ışığı çok yönlüdür;Bir lazer diyotun yaydığı ışığın fazla bir farklılık göstermediği. Lazer diyodunda yönlülük sağlanır, çünkü yayılan fotonlar ayna boyunca çoklu yansımalara uğrarlar. Işık ekseninden saptığında, atlanır. Böylece sadece çok odaklı bir ışık ışını elde edilir.

Lazer diyodunun avantajları

1. Lazer diyotlarda çalışma gücü, diğer ışık yayan cihazlara kıyasla daha azdır.
2. Boyut olarak küçük olduğundan daha iyi kullanım sağlar.
3. Lazer diyotları yüksek verimli ışık üretir.

Lazer diyodunun dezavantajları

1. Yüksek yoğunluklu bir ışık sağladığından, bazen gözler üzerinde olumsuz etkiler yaratır.
2. Bu pahalı.

Lazer diyot uygulamaları

Lazer diyotlar telekomünikasyonda yaygın olarak kullanılmaktadırve savunma sanayinde. Optik fiber iletişimi, optik fiberler yüksek odaklanmış ışın gerektirdiğinden sinyal iletimi için bir lazer ışını da kullanır. Ayrıca lazer yazıcılarda da kullanılır.