Dioda laserowa jest półprzewodnikiem, który emituje światło. Na ogół pracuje przy napięciu 1,5 V, ale napięcie wyprzedzające może się znacznie zmieniać w zależności od jej temperatury. Ma niewielkie rozmiary i długo pracuje. Laser diodowy nie nadaje się jednak do zastosowań o dużej mocy.
Heterojunkcyjna dioda laserowa
Diody laserowe to urządzenia półprzewodnikowe, których warstwa aktywna składa się z dwóch warstw, z których jedna jest półprzewodnikiem. Długość fali lasera zależy od materiału, z którego wykonana jest warstwa aktywna. W tym artykule poznamy działanie diody LASEROWEJ oraz omówimy jej wady i zalety.
Diody laserowe działają wykorzystując tryby podłużny i poprzeczny. Tryb podłużny diody laserowej to linia prosta, natomiast tryb poprzeczny to krzywa. W każdym z tych trybów fotony, które są emitowane do trybu, odbijają się kilkakrotnie od każdej ścianki końcowej. Oba tryby wzmacniają i osłabiają fale świetlne, w zależności od charakterystyki emitera.
W konwencjonalnej półprzewodnikowej diodzie węzłowej powstają fotony o energii równej różnicy między stanami elektronu i dziury. Energia uwolniona w wyniku tej rekombinacji jest przenoszona w postaci fononów i drgań sieci. Należy jednak pamiętać, że ta spontaniczna emisja jest niezbędna do zainicjowania oscylacji lasera.
Wtryskowa dioda laserowa
Diody laserowe to przyrządy półprzewodnikowe ze strefą wzmocnienia, która ogranicza światło do wąskiej linii. Urządzenia te są napędzane przez prąd elektryczny i mają krótki czas reakcji. Długość fali tych urządzeń zależy od przerwy pasmowej półprzewodnika i trybów wnęki optycznej. Wzmocnienie jest największe dla fotonów o energii, która jest powyżej przerwy pasmowej. Tryb, który jest najbliższy szczytowi wzmocnienia jest tym, który będzie świecił najsilniej. Jeśli dioda jest wystarczająco silnie wysterowana, dodatkowe tryby boczne mogą również świecić. Niektóre diody laserowe mają stałą długość fali, ale ta długość fali może się zmieniać od czasu do czasu z powodu temperatury i wahań prądu.
Aby zrozumieć jak działają laserowe diody iniekcyjne, należy zrozumieć jak działają diody. Praca diody obejmuje trzy główne procesy: absorpcję, emisję spontaniczną i emisję stymulowaną. Każdy z tych procesów wymaga zewnętrznego źródła energii, które powoduje przemieszczenie elektronów z niższego poziomu energetycznego na wyższy poziom energetyczny. Po przemieszczeniu elektronów na niski poziom energetyczny mogą one uwolnić energię lub powrócić na wysoki poziom energetyczny pasma przewodnictwa.
Laser poprzecznie wielomodowy
Lasery poprzecznie wielomodowe wykazują widmo wielu trybów. Profil trybów jest złożonym wzorem plamek z ostrym szczytem na jednym końcu. Kiedy profil trybu jest zoptymalizowany, plamka staje się pojedynczą jasną plamką. Tryby wyższego rzędu są obecne jako słabe tło. Po optymalizacji, jakość wiązki jest oceniana za pomocą pomiarów M2. Współczynnik M2 dla TML po optymalizacji wynosi 1.17 dla kierunku x i 1.25 dla kierunku y.
Laser transwersalnie wielomodowy to laser, który posiada wiele trybów, które mogą być wzbudzone jednocześnie. Wielofalowa natura MMF ma tę zaletę, że dostarcza większej mocy optycznej ze względu na zwiększony obszar trybów. Pomaga również złagodzić efekt nieliniowy. W MMF, nieliniowe sprzężenie pomiędzy poprzecznymi trybami powoduje interferencję pomiędzy nimi. Powszechną metryką oceny jakości profilu trybu poprzecznie wielomodowego lasera jest jego współczynnik M2, który można zmierzyć za pomocą techniki ewolucji samopodobieństwa.
Inną wspólną cechą lasera transwersalnie wielomodowego jest zdolność do generowania wielu plam oscylacyjnych jednocześnie. Jest to możliwe, ponieważ wiązka TML jest w stanie dotrzeć poza efektywny region modulacji AOM. Pozwala to laserowi transwersalnie wielomodowemu uniknąć strat zależnych od czasu związanych z AOM.
Dioda laserowa Fabry Perot
Dioda laserowa Fabry-Perot jest jednym z najbardziej rozpowszechnionych obecnie typów laserów. Znajduje ona wiele zastosowań, np. we wskaźnikach laserowych i odtwarzaczach CD. Dioda laserowa Fabry-Perot wykorzystuje rezonator laserowy z rozproszonym odbiciem w całym ośrodku wzmocnienia.
W porównaniu z laserami gazowymi, diody Fabry’ego-Perota mają rezonatory, które są krótsze. Stąd w laserach diodowych przestrzeń między modami jest szersza. Lasery GaAlAs mają odstępy między trybami 0,2 nm, natomiast lasery InGaAsP mają odstępy między trybami 0,7 nm. Lasery Fabry’ego-Perota emitują większość swojego światła w jednej długości fali, chociaż mogą również emitować światło w pasmach bocznych. Ich krzywe wzmocnienia są szerokie, a współczynnik załamania zmienia się wraz ze wzrostem prądu napędowego. Są też zdolne do mode-hoppingu pomiędzy innymi długościami fali przy zwiększaniu natężenia.
Na rys. 11.4 pokazano odbiciowość całkowicie szklanego interferometru Fabry-Perota przy różnych ciśnieniach. Typowy interferometr Fabry-Perota ma L=50 mm i n=1,5. Posiada różne wartości współczynnika odbicia lustra od 1% do 90%.
Podobne tematy