Принцип работы лазера:Полупроводниковый лазер:Недостатки | |
Типы полупроводниковых лазеровМожно выделить два основных типа полупроводниковых лазеров, а именно: лазер на гомопереходе и лазер на двойном гетеропереходе (ДГ). Первый интересен в чисто историческом (так были устроены первые полупроводниковые лазеры) и физическом смыслах, а также тем, что позволяет лучше оценить преимущества лазеров на двойном гетеропереходе. Лазер на гомопереходеВ качестве материалов, используемых в полупроводниковых лазерах применяются прямозонные полупроводники. Это обусловлено тем, что излучательные переходы в прямозонных полупроводниках более вероятны чем излучательные переходы в непрямозонных полупроводниках. Кроме того, в непрямозонных полупроводниках при увеличении степени возбуждения потери, связанные с поглощением излучения на инжектированных свободных носителях, возрастают быстрее, чем усиление.
В таких лазерах p- и n-области выполнены на одном материале.
Для того, чтобы переходы с излучением преобладали перед переходами с поглощением необходимо область рекомбинации в полупроводниковом лазере легировать до вырождения. Неравенство (Efn - Efp) > hv vявляется необходимым для того, чтобы стимулированное излучение преобладало над поглощением (Efp - уровень Ферми для p-области, Efn - уровень Ферми для n-области). Обе области являются вырожденными полупроводниками с концентрацией носителей порядка 1018 ат/см3. При такой концентрации уровень Ферми Efp для p-области попадает в валентную зону, а уровень Ферми для n-области - в зону проводимости . В отсутствие напряжения оба уровня имеют одну и ту же энергию. Когда напряжение будет приложено, то оба уровня разбегутся на величину E = e · U . Из рисунка видно, что в области p - n - перехода возникает инверсия населенностей. Дальнейший процесс рекомбинации вызовет лазерную генерацию.
В настоящее время инжекционные лазеры изготавливаются на основе ряда прямозонных полупроводниковых соединений (GaAs, PbTe, PbSe и др.) и твердых растворов, и они перекрывают диапазон длин волн когерентного излучения от 0,9 до 28 мкм.
|
|
<< Назад | Вперед >> |