¿Cuál es el LD mencionado en el módulo láser?
LD es el llamado diodo láser, que desempeña un papel de bombeo en los láseres semiconductores. Al mismo tiempo, también es un láser que emite luz láser.
2. El diodo láser es esencialmente un diodo semiconductor. Según si el material de la unión PN es el mismo, el diodo láser se puede dividir en homounión, heterounión simple (SH) y heterounión doble (DH). y diodos láser de pozo cuántico (QW). Los diodos láser de pozo cuántico tienen las ventajas de un umbral de corriente bajo y una potencia de salida alta, y actualmente son productos convencionales en el mercado. En comparación con los láseres, los diodos láser tienen las ventajas de alta eficiencia, tamaño pequeño y larga vida útil. Sin embargo, su potencia de salida es pequeña (generalmente menos de 2 mW), su linealidad deficiente y su monocromaticidad no son muy buenas, lo que limita su aplicación en cables. Sistemas de TV Muy limitados, no pueden transmitir señales analógicas multicanal de alto rendimiento. En el módulo de retorno de un receptor óptico bidireccional, los diodos láser de pozo cuántico se utilizan generalmente como fuentes de luz para la transmisión de enlace ascendente.
La estructura básica de un diodo láser semiconductor es la que se muestra en la figura. Un par de planos paralelos perpendiculares a la unión PN constituyen una cavidad resonante de Fabry-Perot. Pueden ser los planos de escisión del cristal semiconductor. , o Puede ser una superficie plana pulida. Los dos lados restantes son relativamente rugosos para eliminar el efecto láser en otras direcciones excepto en la dirección principal.
La emisión de luz en los semiconductores suele surgir de la recombinación de portadores. Cuando se aplica un voltaje directo a la unión PN de un semiconductor, la barrera de la unión PN se debilitará, lo que obligará a inyectar electrones desde la región N a través de la unión PN hacia la región P, y agujeros desde la región P a través de la unión PN. en la región N los electrones y huecos de equilibrio se recombinarán, emitiendo así fotones con longitud de onda λ, la fórmula es la siguiente:
λ = hc/Eg (1)
Donde: h: constante de Planck; c: velocidad de la luz; por ejemplo, ancho de banda prohibida del semiconductor.
El fenómeno de emisión de luz debido a la recombinación espontánea de electrones y huecos mencionado anteriormente se denomina emisión espontánea. Cuando los fotones generados por emisión espontánea pasan a través de un semiconductor, una vez que pasan cerca del par electrón-hueco emitido, pueden excitarse para recombinarse y generar nuevos fotones. Este fotón induce a los portadores excitados a recombinarse y emitir nuevos fotones. emisión estimulada de radiación. Si la corriente inyectada es lo suficientemente grande, se formará una distribución de portadores opuesta al estado de equilibrio térmico, es decir, el número de partículas se invierte. Cuando se invierte una gran cantidad de portadores en la capa activa, una pequeña cantidad de fotones generados por emisión espontánea producen radiación inducida debido a la reflexión recíproca desde ambos extremos de la cavidad resonante, causando retroalimentación positiva de resonancia selectiva en frecuencia, o una ganancia en una determinada frecuencia. Cuando la ganancia es mayor que la pérdida por absorción, se puede emitir luz coherente con buenas líneas espectrales (láser) desde la unión PN. Este es el principio simple del diodo láser.
Con el desarrollo de la tecnología y la tecnología, los diodos láser semiconductores utilizados actualmente tienen estructuras complejas multicapa.
Hay dos diodos láser de uso común: ① Fotodiodo PIN. Cuando recibe energía óptica y genera fotocorriente, generará ruido cuántico. ②Fotodiodo de avalancha. Proporciona amplificación interna y tiene una distancia de transmisión más larga que los fotodiodos PIN, pero tiene mayor ruido cuántico. Para obtener una buena relación señal/ruido, detrás del dispositivo de fotodetección se deben conectar un preamplificador de bajo ruido y un amplificador principal.
El principio de funcionamiento de los diodos láser semiconductores es teóricamente el mismo que el de los láseres de gas.
El diodo láser es esencialmente un diodo semiconductor. Según si el material de la unión PN es el mismo, el diodo láser se puede dividir en homounión, heterounión simple (SH), heterounión doble (DH) y pozo cuántico. (QW) diodos láser. Los diodos láser de pozo cuántico tienen las ventajas de un umbral de corriente bajo y una potencia de salida alta, y actualmente son productos convencionales en el mercado. En comparación con los láseres, los diodos láser tienen las ventajas de alta eficiencia, tamaño pequeño y larga vida útil. Sin embargo, su potencia de salida es pequeña (generalmente menos de 2 mW), su linealidad deficiente y su monocromaticidad no son muy buenas, lo que limita su aplicación en cables. Sistemas de TV Muy limitados, no pueden transmitir señales analógicas multicanal de alto rendimiento. En el módulo de retorno de un receptor óptico bidireccional, los diodos láser de pozo cuántico se utilizan generalmente como fuentes de luz para la transmisión de enlace ascendente.
Los parámetros comúnmente utilizados de los diodos láser semiconductores son:
(1) Longitud de onda: es decir, la longitud de onda operativa del tubo láser, actualmente, las longitudes de onda de los tubos láser que se pueden utilizar. para interruptores fotoeléctricos se incluyen 635 nm, 650 nm, 670 nm, 690 nm, 780 nm, 810 nm, 860 nm, 980 nm, etc.
(2) Corriente umbral Ith: es decir, la corriente a la que el tubo láser comienza a producir oscilación láser. Para tubos láser generales de baja potencia, su valor es de aproximadamente decenas de miliamperios con tensión múltiple. -estructuras de pozos cuánticos La corriente umbral del tubo puede ser tan baja como menos de 10 mA.
(3) Corriente de funcionamiento Iop: es decir, la corriente de conducción cuando el tubo láser alcanza la potencia de salida nominal. Este valor es importante para diseñar y depurar el circuito de conducción del láser.
(4) Ángulo de divergencia vertical θ⊥: El ángulo en el que se abre la franja luminosa del diodo láser en la dirección vertical de la unión PN, generalmente alrededor de 15?~40?.
(5) Ángulo de divergencia horizontal θ‖: El ángulo en el que la banda luminosa del diodo láser se abre en dirección paralela a la unión PN, generalmente alrededor de 6?~10?.
(6) Monitoreo de corriente Im: es decir, la corriente que fluye a través del tubo PIN cuando el tubo láser tiene la potencia de salida nominal.
Los diodos láser se utilizan ampliamente en equipos optoelectrónicos de baja potencia, como unidades de disco óptico en computadoras, cabezales de impresión en impresoras láser, lectores de códigos de barras, alcance láser, tratamiento médico con láser, comunicaciones ópticas, puntería láser, etc. .