Lazerinių diodų parametrai, principai ir taikymas

Puslaidininkinių lazerinių diodų veikimo principas teoriškai yra toks pat kaip ir dujinių lazerių.
Lazerinis diodas iš esmės yra puslaidininkinis diodas. Pagal tai, ar PN jungties medžiaga yra ta pati, lazerinis diodas gali būti suskirstytas į homojungimo, vienos heterosankcijos (SH), dvigubos heterosankcijos (DH) ir kvantinio šulinio (QW) lazerinius diodus. Kvantinių šulinių lazeriniai diodai turi mažos slenkstinės srovės ir didelės išėjimo galios pranašumus ir šiuo metu yra pagrindiniai produktai rinkoje. Palyginti su lazeriais, lazeriniai diodai turi didelį efektyvumą, mažą dydį ir ilgą tarnavimo laiką. Tačiau jų išėjimo galia yra maža (paprastai mažesnė nei 2 mW), prastas tiesiškumas ir monochromatiškumas nėra labai geri, o tai riboja jų pritaikymą kabelinės televizijos sistemose. Labai ribotas, negali perduoti kelių kanalų, didelio našumo analoginių signalų. Dviejų krypčių optinio imtuvo atgalinio ryšio modulyje kvantinių šulinių lazeriniai diodai paprastai naudojami kaip šviesos šaltiniai aukštyn nukreiptam ryšiui perduoti.

Lazerinių diodų esencija
Lazerinis diodas iš esmės yra puslaidininkinis diodas. Pagal tai, ar PN jungties medžiaga yra ta pati, lazerinis diodas gali būti suskirstytas į homojungimo, vienos heterosankcijos (SH), dvigubos heterosankcijos (DH) ir kvantinio šulinio (QW) lazerinius diodus. Kvantinių šulinių lazeriniai diodai turi mažos slenkstinės srovės ir didelės išėjimo galios pranašumus ir šiuo metu yra pagrindiniai produktai rinkoje. Palyginti su lazeriais, lazeriniai diodai turi didelį efektyvumą, mažą dydį ir ilgą tarnavimo laiką. Tačiau jų išėjimo galia yra maža (paprastai mažesnė nei 2 mW), prastas tiesiškumas ir monochromatiškumas nėra labai geri, o tai riboja jų pritaikymą kabelinės televizijos sistemose. Labai ribotas, negali perduoti kelių kanalų, didelio našumo analoginių signalų. Dviejų krypčių optinio imtuvo atgalinio ryšio modulyje kvantinių šulinių lazeriniai diodai paprastai naudojami kaip šviesos šaltiniai aukštyn nukreiptam ryšiui perduoti.

Pagrindinė puslaidininkinio lazerinio diodo struktūra yra tokia, kaip parodyta paveikslėlyje. Pora lygiagrečių plokštumų, statmenų PN sandūrai, sudaro Fabry-Perot rezonansinę ertmę. Tai gali būti puslaidininkinio kristalo skilimo plokštumos arba poliruotos plokštumos. Likusios dvi pusės yra gana grubios, kad pašalintų lazerio efektą kitomis kryptimis, išskyrus pagrindinę.

Konkrečios operacijos metu lazerinio diodo PN sandūrą sudaro du legiruoti galio arsenido sluoksniai. Jame yra dvi plokščio galo konstrukcijos, viena veidrodinė lygiagrečiai galui (labai atspindintis paviršius), o kita – iš dalies atspindinti. Skleidžiamos šviesos bangos ilgis yra tiksliai susijęs su jungties ilgiu. Kai PN jungtis yra į priekį pakreipta išorinio įtampos šaltinio, elektronai juda per sandūrą ir rekombinuojasi kaip įprastas diodas. Kai elektronai rekombinuojasi su skylėmis, išsiskiria fotonai. Šie fotonai atsitrenkia į atomus, todėl išsiskiria daugiau fotonų. Didėjant į priekį nukreiptai srovei, daugiau elektronų patenka į išeikvojimo sritį ir išskiria daugiau fotonų.

Yra du dažniausiai naudojami lazeriniai diodai: ①PIN fotodiodas. Kai jis gauna optinę galią ir generuoja fotosrovę, jis atneš kvantinį triukšmą. ②Lavinos fotodiodas. Jis suteikia vidinį stiprinimą ir gali perduoti toliau nei PIN fotodiodas, tačiau turi didesnį kvantinį triukšmą. Norint gauti gerą signalo ir triukšmo santykį, už fotodetekcijos įrenginio turi būti prijungtas žemo triukšmo pirminis stiprintuvas ir pagrindinis stiprintuvas.

Dažniausiai naudojami puslaidininkinių lazerinių diodų parametrai:
(1) Bangos ilgis: tai yra lazerio vamzdžio darbinis bangos ilgis. Šiuo metu lazerinių vamzdžių, kurie gali būti naudojami kaip fotoelektriniai jungikliai, bangos ilgiai yra 635 nm, 650 nm, 670 nm, 690 nm, 780 nm, 810 nm, 860 nm, 980 nm ir kt.

(2) Slenkstinė srovė Ith: tai srovė, kuriai esant lazerio vamzdis pradeda generuoti lazerio virpesius. Bendriems mažos galios lazeriniams vamzdžiams jo vertė yra apie dešimtis miliamperų. Lazerinių vamzdžių su įtempta daugialypės kvantinės šulinės struktūra slenkstinė srovė gali būti net 10 mA. Sekantis.

(3) Darbinė srovė Iop: tai yra varomoji srovė, kai lazerio vamzdis pasiekia vardinę išėjimo galią. Ši vertė yra svarbi kuriant ir derinant lazerio valdymo grandinę.

(4) Vertikalus divergencijos kampas θ⊥: kampas, kuriuo lazerinio diodo šviesos juosta atsidaro PN sandūrai statmena kryptimi, paprastai apie 15–40 laipsnių.

(5) Horizontalus divergencijos kampas θ∥: kampas, kuriuo lazerinio diodo šviesos juosta atsidaro lygiagrečia PN sandūrai, paprastai apie 6–10 laipsnių.

(6) Stebėjimo srovė Im: tai yra srovė, tekanti per PIN vamzdelį, kai lazerio vamzdžio vardinė išėjimo galia.

Realiame gyvenime lazeriniai diodai plačiai naudojami informacijos mokslo srityse, tokiose kaip šviesolaidinis ryšys, optinių diskų saugojimas, spausdinimas ir kopijavimas bei medicininė kosmetologija. Tam tikroms reikmėms pasirinkimas turi būti derinamas su pagrindiniais techniniais parametrais, įskaitant bangos ilgį, išėjimo galią, darbinę srovę, darbinę įtampą ir kt. Lazeriniai diodai taip pat plačiai naudojami mažos galios optoelektroniniuose įrenginiuose, pavyzdžiui, kompiuterių optiniuose diskų įrenginiuose ir spausdinimo įrenginiuose. lazerinių spausdintuvų galvutės.

Kontaktinė informacija:

Jei turite kokių nors idėjų, nedvejodami susisiekite su mumis. Nesvarbu, kur yra mūsų klientai ir kokie yra mūsų reikalavimai, sieksime savo tikslo teikti klientams aukštą kokybę, žemas kainas ir geriausias paslaugas.