Ventajas de los láseres semiconductores Principio de funcionamiento de los láseres semiconductores
El láser semiconductor se excitó con éxito en 1962 y alcanzó una salida continua a temperatura ambiente en 1970. Posteriormente, tras mejoras, se desarrollaron láseres de tipo doble heterounión y diodos láser de tipo raya, que son muy utilizados en comunicaciones por fibra óptica, discos ópticos, impresoras láser, escáneres láser y punteros láser (punteros láser que actualmente son los más producidos). láser. El siguiente editor le presentará las ventajas y los principios de funcionamiento de los láseres semiconductores.
El principio de funcionamiento de los láseres conductores
Según la teoría de bandas de energía de los sólidos, los niveles de energía de los electrones en los materiales semiconductores forman bandas de energía. La de alta energía es la banda de conducción, la de baja energía es la banda de valencia y las dos bandas están separadas por la banda prohibida. Cuando los pares electrón-hueco en desequilibrio introducidos en el semiconductor se recombinan, la energía liberada se irradia en forma de luminiscencia, que es la luminiscencia de recombinación de los portadores.
Hay dos categorías principales de materiales semiconductores de uso común, materiales de banda prohibida directa y materiales semiconductores de banda prohibida indirecta, como el GaAs (arseniuro de galio), que tienen una mayor densidad de energía que los materiales semiconductores de banda prohibida indirecta. como Si, la probabilidad de transición radiativa es mucho mayor y la eficiencia luminosa es mucho mayor.
Las condiciones necesarias para que la luminiscencia compuesta de semiconductores logre una emisión estimulada (es decir, la generación de luz láser) son:
① La distribución de inversión del número de partículas se inyecta en la fuente activa desde el lado tipo P y el lado tipo n respectivamente. Cuando la densidad de portadores en la región es muy alta, el número de electrones que ocupan el estado electrónico de la banda de conducción excede el número de electrones que ocupan el estado electrónico de la banda de valencia, formando un número de partículas. distribución de inversión.
② Cavidad resonante de luz En un láser semiconductor, la cavidad resonante está compuesta por espejos en ambos extremos, lo que se denomina cavidad de Fabry-Perot.
③Se utiliza una alta ganancia para compensar la pérdida óptica. La pérdida óptica de la cavidad resonante es principalmente la pérdida de emisión hacia afuera de la superficie reflectante y la absorción óptica del medio.
Los láseres semiconductores funcionan inyectando portadores, y se deben cumplir tres condiciones básicas para emitir láseres:
(1) Es necesario generar una distribución de inversión del número de partículas suficiente, es decir, que el número de partículas en estados de alta energía sea suficientemente mayor que el número de partículas en estados de baja energía;
(2) Existe una cavidad resonante adecuada que puede desempeñar el papel de El efecto de retroalimentación provoca la proliferación de fotones de emisión estimulados, produciendo así la oscilación del láser;
(3) Se deben cumplir ciertas condiciones umbral para que que la ganancia de fotones sea igual o mayor que la pérdida de fotones.
El principio de funcionamiento de los láseres semiconductores es el método de excitación, que utiliza materiales semiconductores (es decir, electrones) para realizar la transición entre bandas de energía para emitir luz, y utiliza la superficie de escisión del cristal semiconductor para formar dos Espejos paralelos como espejos para formar una cavidad resonante, lo que hace que la luz oscile y se retroalimente, produciendo amplificación de la radiación luminosa y emitiendo luz láser.
Ventajas de los láseres semiconductores
Los láseres de diodo semiconductor son el tipo de láser más práctico e importante. Sus ventajas son tamaño pequeño, peso ligero, buena confiabilidad, larga vida útil y bajo consumo de energía. Además, el láser semiconductor adopta un modo de suministro de energía de corriente constante de bajo voltaje, que tiene una baja tasa de falla de energía, es seguro de usar y tiene bajos costos de mantenimiento. En la actualidad, el número de láseres semiconductores utilizados ocupa el primer lugar entre todos los láseres. En algunos campos de aplicación importantes, otros láseres comúnmente utilizados en el pasado han sido reemplazados gradualmente por láseres semiconductores.
De lo anterior se puede ver que, en comparación con otros láseres, los láseres semiconductores son un poco mejores y también se puede decir que son líderes, por lo que se utilizan más ampliamente en la vida, lo que indica su conveniencia. Con las personas, sus ventajas han sido bien utilizadas por las personas, brindando una gran comodidad a la vida de las personas.