Полупроводнички ласери — разлика између измена

Пређи на навигацију Пређи на претрагу
м
разне исправке; козметичке измене
м (Bot: Migrating 29 interwiki links, now provided by Wikidata on d:q321098 (translate me))
м (разне исправке; козметичке измене)
<p>'''Полупроводнички ласер''' је уређај за осцилацију или појачање оптичког таласа базиран на стимулисаној емисији фотона при прелазима електрона у полупроводнику под условима инверзне насељености.</p>
[[СликаДатотека:Diode_laser.jpg|мини|десно|250п|Изглед упакованих црвених ласерских диода мале снаге]]
[[СликаДатотека:Laser diode chip.jpg|мини|десно|250п|Слика чипа полупроводничког ласера, приказаног на врху игле.]]
 
== Историјат ==
<p>Идеја о полупроводничким [[ласер|ласерима]] предложена је 1957. године од стране руског научника [[Николај Генадијевич Басов|Н. Басова]]. Ускоро, крајем 1962. године, пратећи теоретске анализе и предлог Басова и Думкеа у року од тридесет дана радници у четри лабораторије у САД независно демонстрирају своје верзије полупроводничких ласера.<br /></p>
* Др [[Роберт Н. Хол]] - Истраживачки развојни центар Џенерал Електрик (Њујорк)<br />
* Др [[Ник Холоњак]], млађи. - Индустријски центар Џенерал Електрик, (Сиракуза - Њујорк)<br />
* Др Маршал Нејтан - ИБМ Истраживачка лабораторија, (Јорктаун Хајтс - Њујорк)<br />
* Др Роберт Редикер - МИТ Линколн Лабораторија, (Лексингтон - Масачусетс)<br />
<p>Први реализовани полупроводнички ласери су радили на ниским температурама у импулсном режиму, да би се годину дана касније произвели за рад у континуалном режиму. Пут даљем развоју и ефикаснијој емисији отворила су 1963. године, тројица научника [[Херберт Кремер|Х. Кремер]], [[Жорес Иванович Алферов|Ж. Алферов]] и [[Р. Казаринов]] предлогом о ласерским диодама са хетеростуктуром. Тим руског научника Алферова, 1968 је извео први импулсни [[ласер]] са дуплом хетероструктуром, да би већ 1970, демонстрирао рад првог континуалног полупроводничког ласера на собној температури. Ласерске диоде су још увек биле далеко од практичне примене. Био је потребан велики број открића да би довели полупроводничке ласере на данашњи технолошки ниво.<br /></p>
Хронологија важнијих открића:<br />
* 1970. [[Лео Есаки|Л. Есаки]] и [[Р. Тсу]]: Прва -{quantum well}- структура<br />
* 1978. [[D.R.Scifres|Д. Р. Скифрес]]: Рад ласерске диоде -{GaAlAs/GaAs}- на собној температури, базиране на -{quantum well}- структури.
 
* 1979. [[Х. Сода]]: Површинско емитујућа (-{surface-emitting}-) ласерска диода (-{Vertical Cavity Surface Emitting Lasers}-)<br />
* 1981. [[F.Koyama|Ф. Којама]]: Ласерске диоде са дистрибуираним Браговим рефлектором (ДБФ), -{GaInAsP/InP}-, емитована таласна дужина 1.58 -{μm}-.
 
* 1985. [[K.Iga|К. Ига]]: -{VCSEL}- (-{GaAlAs/GaAs}-) ласер диода, рад у импулсном режиму на собној температури.
 
* 1991. [[M.Haase|М. Хасе]]: први краткотрајни рад плаво-зелене емитујуће ласерске диоде на принципу II-VI полупроводника -{ZnSe}-<br />
* 1996. [[С. Накамура]]: први ефикасан плаво емитујући ласер при раду на собној температури базиран на полупроводницима III-V грпе, -{GaN}- <br />
<p>Данас, полупроводнички ласери представљају практично једну од најбитнијих оптоелектронских направа: [[оптичке фибер комуникације]] и оптичко скадиштење података, а исто тако су широко распрострањени у низу апликација у многим областима. Овај успех је очекиван, с’обзиром на чињеницу да се пумпање полупроводничких ласера врши на тај начин што се пропушта струја кроз њих на одговарајућем напонском нивоу.</p>
== Принцип рада описан на примеру ласерске диоде са дуплим хетероспојем ==
-{GaAs / Ga<sub>1-x</sub>Al<sub>x</sub>As}- ласер
<p>Активна средина је -{GaAs}- налази се у сендвичу између две средине -{Ga<sub>1-x</sub>Al<sub>x</sub>As}- П и Н типа.
Улогу резонатора који је потребан да би се остварило осциловање, у овом случају имају полиране стране полупроводничког кристала, нормалне на раван споја.
С обзиром да се инјекција носилаца наелектрисања код хетероспојних ласера врши у доста ужи регион него код једноспојних ласера загревање материјала је доста мање, а самим тим и потребна струја. Лоша страна је смањење укупне снаге ласера. Тај проблем се донекле решава тиме што се прави ласер са више оваквих структура (-{Multiple Quantum Well}-) у једној.
== Типови полупроводничких ласера ==
Постоје два типа полупроводничких ласерских направа, (-{edge emitting}-) [[ивично емитујући полупроводнички ласери|ивично емитујући]] и (-{surface emitting}-) [[површинско емитујући полупроводнички ласери|површинско емитујући]] ласери.
Ивично емитујући ласери имају ласерски сноп паралелан површини региона ПН споја. Типично огледала су направљена користећи се површинама на крајевима кристала од кога су направљени, користећи се расподељеном повратном спрегом унутар самог кристала или расподељеним Браговим рефлектујућим структурама на крајевима. Површински емитујући ласери имају ласерски сноп који се емитује у правцу нормалном на спојни регион тако што се користе вишеслојна Брагова рефлектујућа огледала која су уграђена унутар структуре.</p>
== Материјали ==
<p>Полупроводнички ласери су базирани на једном од четри типа материјала, у зависности од таласне дужине региона од интереса.
Три типа материјала представљају једињења елемената -{III-V}- групе периодичне табеле елемената. У кристалу који оформљавају, елементи -{[[13. група хемијских елемената|IIIA]]}- групе имају примају једнан електрон док елементи -{[[15. група хемијских елемената|VA]]}- групе имају вишак. Трећа колона садржи -{[[Алуминијум|Al]], [[Индијум|In]], [[Галијум|Ga]]}- и -{[[Талијум|Tl]]}-, док пета садржи -{[[Азот|N]], [[Фосфор|P]], [[Арсен|As]]}- и -{[[Антимон|Sb]]}-. Ласери који припадају овој категорији су базирани на принципу рада ласера на -{GaAs}-, за широк опсег ласера у блиском инфра-црвеном спектру па све до видљивог спектра користећи -{GaAs/AlGaAs}- вишеслојне материјале, код којих је процеп -{1.43 eV}-. Индијум фосфид, -{InP}- са процепом од -{1.35eV}- користи се за постизање таласних дужина од -{1.5 μm}-, у структури са -{InP/InGaAsP}-. -{GaN}- има енергетски процеп од -{3.49 eV}- што омогућава развој плавих у ултраљубичастих ласера.</p>
Листа неколико једнињења (са енергијама процепа) дата је у табели <br />
 
{| class=wikitable style="text-align:center"
<p>Остали ласери су (преостала група) базирана на удруживању елемената -{[[12. група хемијских елемената|IIB]]-[[16. група хемијских елемената|VIA]]}- групе. Атоми друге групе су -{[[Цинк|Zn]]}- и -{[[Кадмијум|Cd]]}- и примају два електрона, док атоми шесте групе -{[[Сумпор|S]]}- и -{[[Селен|Se]]}- дају два електрона при удруживању у кристалну решетку. -{ZnSe}- има процеп од -{2.71eV}- и чини базу за прављење плаво-зелених полупроводничких ласера.</p>
 
== Примена ==
Полупроводнички ласери се данас користе у великом броју апликација.
Наводимо само неке од битнијих примера.
 
== Литература ==
* -{W.T. Rhodes}-: -{High Power Laser Diodes (Tehnology and Aplications)}-, -{Springer}- - Њујорк 2007
 
* -{W.William T. RhodesSilfvast}-: -{High Power Laser Diodes (Tehnology and Aplications)Fundamentals}-, -{SpringerCambridge university press}- - Њујорк 20072004
* -{WilliamTakahiro T. SilfvastNumai}-: -{Laser Fundamentals od semiconductor lasers}-, -{Cambridge university pressSpringer}- – Њујорк 2004
*-{Takahiro Numai}-Јарив Амнон: -{FundamentalsQuantum od semiconductor lasersElectronics}-, -{SpringerJohn Wiley & Sons}- – Њујорк 20041987
*Јарив Амнон: -{Quantum Electronics}-, -{John Wiley & Sons}- – Њујорк 1987
 
== Спољашње везе ==
{{Commonscat|Diode lasers}}
* [http://www.rp-photonics.com/semiconductor_lasers.html -{Encyclopedia of Laser Physics and Technology}-]
* [http://www.z-laser.com/zlaser_en/allgemein/lasergeschichte -{Laser Development Chronology}-]
* [http://www.ieee.org/organizations/pubs/newsletters/leos/feb03/diode.html -{The Diode Laser—the First Thirty Days Forty Years Ago}-]
* [http://www-alphys.physics.ox.ac.uk/research/groups/laser/diodes.html -{Diode Lasers an overview, William J. Wadsworth 1994}- ]
 
[[Категорија:Електроника]]
1.572.075

измена

Мени за навигацију