Hva er laserdioden?
Laserdiode (halvlederlaser) er en elektronisk enhet som bruker halvleder-pn-kryss for å konvertere strøm til lysenergi og generere laser. Laserdiode har utmerket retningsevne og retthet. Som en lyskilde med enkel energikontroll er den mye brukt i optisk kommunikasjon, medisinsk behandling, sansing, datalagring, fritid og underholdning. Dens grunnleggende prinsipp er å bruke lyset som genereres når elektroner og hull rekombinerer.
Laserdioder kalles også "halvlederlasere". "Laser" er akronymet for "Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation", som betyr "stimulert emisjon av lysforsterkning". Selv om bølgelengden til naturlig lys og LED-lys er konstant, er faseforskjellen deres ikke konstant og bølgeformen er ikke jevn. Laser er "koherent" lys som kun forsterker en bestemt bølgelengde. Koherente lyskilder har en konstant faseforskjell og en konsistent bølgeform, og interferens kan brukes til å gjøre fokuset veldig lite (noen um~), slik at de kan brukes i ulike applikasjoner som optiske brytere og optisk modulasjon.
Historie og utvikling
Historien om laserdioder begynte i 1917, da Albert Einstein først teoretiserte fenomenet "stimulert stråling", og la grunnlaget for alle laserteknologier. Senere beskrev tyske John von Neumann konseptet med halvlederlasere i et upublisert manuskript i 1953. I 1957 foreslo amerikanske Gordon Gould at stimulert emisjon av stråling kunne brukes til å forsterke lys, og ga det navnet «LASER (Light Amplification by Stimulated Emission of Stråling)". På denne måten, ettersom forskere fra forskjellige land fortsatte å gjøre fremskritt i forskningen på lasere, kom homojunction-strukturen til galliumarsenid (GaAs) halvlederlaser ut i 1962, og koherent lysteknologi ble faktisk verifisert. Samme år var også synlig lyssvingning vellykket. Imidlertid hadde halvlederlasere fra denne epoken problemer med kontinuerlig oscillasjon ved romtemperatur. I 1970 gjorde oppdagelsen av doble heterostrukturer kontinuerlig oscillasjon ved romtemperatur mulig. Etter 1970-tallet utviklet halvlederlaserteknologi seg raskt og ble mye brukt på ulike felt.
Det lysemitterende prinsippet til laserdioder
Laserdioder er halvlederenheter som kan sende ut laserlys med en bestemt bølgelengde. Dens grunnleggende struktur består av et pn-kryss som består av en p-type halvleder og en n-type halvleder, et aktivt lag som sender ut lys, og et belagt speil som reflekterer lys. Det lysemitterende prinsippet til laserdioder er at når strømmen flyter, rekombinerer elektroner og hull, og de utstrålte fotonene forsterkes i det aktive laget og reflekteres i resonatoren for å danne laserlys. La oss først forstå den grunnleggende strukturen og lysemitterende prinsippet til "lysemitterende halvledere" som deles av laserdioder og lysdioder.
Grunnleggende struktur og materialer av dioder
Halvledere er materialer med ledningsevne mellom "ledere" som leder elektrisitet og "isolatorer (ikke-ledere)" som ikke leder elektrisitet lett. Ledere inkluderer metallmaterialer som jern og gull, og isolatorer inkluderer materialer som gummi og glass. Halvledere kan kontrollere strømmen av elektrisitet ved å gjøre dem ledende eller ikke-ledende. I tillegg, i noen bruksmetoder, kan energikonvertering mellom lysenergi og elektrisk energi også utføres.
Vanligvis er komponentene til dioder hovedsakelig laget av silisium (Si). Silisium (Si) er det mest typiske halvledermaterialet. Silisium finnes i naturen i form av "silika (SiO2: stein hvis hovedkomponent er silisiumdioksyd)" og er et ressursrikt materiale. Det er mye brukt i mange halvlederprodukter fordi det er enkelt å behandle.
Silisium (Si) som halvledermateriale er opprinnelig en isolator og har nesten ingen frie elektroner som bærere. Derfor, ved å tilsette andre urenheter til silisium (Si) for å øke bærerkonsentrasjonen i silisium (Si), økes ledningsevnen. Halvledere som øker bærere ved å tilsette urenheter som dette kalles "urenhetshalvledere". Bærere inkluderer frie elektroner og frie hull. Blant dem kalles halvledere som øker frie elektronbærere «n-type halvledere», og halvledere som øker frie hullbærere kalles «p-type halvledere».
* p-type halvleder (+: positiv, halvleder med mange hull), n-type halvleder (-: negativ, halvleder med mange elektroner)
Elementet til en diode er en struktur der en p-type halvleder og en n-type halvleder er koblet sammen, som kalles en "pn-junction". Pinnen til en p-type halvleder kalles en "anode", og pinnen til en n-type halvleder kalles en "katode". Strømmen går fra anoden til katoden.
Prinsippet for diodelysutslipp
Når en foroverspenning påføres et pn-krysselement, beveger hull (positive) og elektroner (negative) seg mot krysset og kombineres. Overskuddsenergien som genereres på dette tidspunktet omdannes til lysenergi, og oppnår dermed lysutslipp. Dette fenomenet kalles "sammensatt lysutslipp".
Laserdioder kan klassifiseres i henhold til retningen lyset sendes ut i.
Edge Emitting Laser (EEL): En struktur som bruker spaltningsoverflaten til halvlederen som en reflektor for å sende ut lys fra spaltningsoverflaten.
Surface Emitting Laser (SEL): En struktur som sender ut lys vertikalt fra overflaten av halvledersubstratet.
Vertical Cavity Surface Emitting Laser (VCSEL): Et optisk resonanshulrom dannes i vertikal retning av halvledersubstratoverflaten, og den utsendte laserstrålen er vinkelrett på substratoverflaten. Den har egenskapene til lavterskelstrøm, høyhastighetsmodulasjon med lav strøm og god temperaturstabilitet, og er mye brukt i optisk kommunikasjon og sensorfelt.
Disse forskjellige typene laserdioder har forskjellige egenskaper og brukes i dag i en lang rekke applikasjoner basert på deres egenskaper.
Levetiden til laserdioder
Den gjennomsnittlige levetiden til laserdioder avhenger av driftsmiljøet (driftstemperatur, statisk elektrisitet, strømforsyningsstøy osv.), og det antas generelt at de kan lyse kontinuerlig i ca. 10,000 timer under normale forhold (kassetemperatur 25 grader). Hvis driftstemperaturen er høy under bruk, vil levetiden forkortes, og elektrostatisk utladning (ESD) kan også forårsake feil. I tillegg kan overspenninger og støy som genereres av strømforsyningen også skade laserelementet.
For å bruke laserdioden i lang tid, kan tiltak som varmeavledningstiltak som kjøleribber, tilstrekkelige antistatiske og anti-surge-tiltak, bruk av støyfiltre og kontroll av utgangen til det minimum som kreves effektivt utvide levetiden.
Lyset som sendes ut av laseren har en høy effekttetthet. Ved feil bruk kan selv en liten mengde utslipp forårsake skade på menneskekroppen, noe som er svært farlig. Derfor må det tas tilstrekkelige sikkerhetstiltak før bruk.
Adressen vår
B-1507 Ruiding Mansion, No.200 Zhenhua Rd, Xihu District
Telefonnummer
0086 181 5840 0345
E-post
info@brandnew-china.com
