Полупроводниковые лазеры Выполнила: Вартанова Анна У4-02

Содержание: Полупроводниковые лазеры и их особенности Историческая справка Люминесценция и инверсия населенностей в полупроводниках Методы накачки в п.л. Инжекционные лазеры П.л. с электронной накачкой П.л. материалы Применение п.л.

Полупроводниковый лазер - полупроводниковый квантовый генератор, лазер с полупроводниковым кристаллом в качестве рабочего вещества. В П. л., в отличие от лазеров др. типов, используются излучательные квантовые переходы не между изолированными уровнями энергии атомов, молекул и ионов, а между разрешенными энергетическими зонами кристалла. В П. л. возбуждаются и излучают (коллективно) атомы, слагающие кристаллическую решётку.

Важные особенности п.л. Компактность Высокая эффективность преобразования электрической энергии в энергию когерентного излучения (до 3050%); Малая инерционность, обусловливающая широкую полосу частот прямой модуляции (более 109 Ггц); Простота конструкции; Возможность перестройки длины волны излучения и наличие большого числа полупроводников, непрерывно перекрывающих интервал длин волн от 0,32 до 32 мкм.

Историческая справка: 1959 г. – опубликована первая работа о возможности использования полупроводников для создания лазера 1961 г. – для этих целей предложено применение p- n переходов 1962 г. – осуществлены п.л. На кристалле GaAs (США) 1964 г. – осуществлен п.л. с электронным возбуждением; сообщено о создании п.л. с оптической накачкой 1968 г. – созданы п.л. с использованием гетероструктуры.

Люминесценция в полупроводниках (а) Инверсия населённостей в полупроводниках (б)

Методы накачки в п.л. Инжекция носителей тока через рn-переход, гетеропереход или контакт металл полупроводник (инжекционные лазеры); Накачка пучком быстрых электронов; Оптическая накачка; Накачка путём пробоя в электрическом поле. Наибольшее развитие получили П. л. первых двух типов.

Инжекционные лазеры

П.л. с электронной накачкой

Полупроводниковые лазерные материалы: ПолупроводникДлина волны излучения, мкм Максимальная рабочая температура, К Способ накачки ZnS ZnO Zn 1-x Cd x S ZnSe CdS ZnTe CdS 1-x Se x CdSe CdTe 0,32 0,37 0,320,49 0,46 0,490,53 0,53 0,490,68 0,680,69 0, Э Э, О, П Э Э, О GaSe GaAs 1-x P x Al x Ga 1-x As In x Ga 1-x P GaAs lnP In x Ga 1-x As InP 1-x As x InAs InSb ,620,9 0,600,91 0,830,90 0,900,91 0,853,1 0,903,1 3,13,2 5,15, Э, О Э, О, И О, И Э, О, И, П О, И, П О, И Э, О, И PbS PbS 1-x S x PbTe PbSe Pb x Sn 1-x Te 3,94,3 3,98,5 6,46,5 8,48,5 6,431, Э, И О, И Э, О, И

Применение п.л. Оптическая связь (портативный оптический телефон, многоканальные стационарные линии связи); Оптическая локация и специальная автоматика (дальнометрия, высотометрия, автоматическое слежение и т.д.); Оптоэлектроника (излучатель в оптроне, логические схемы, адресные устройства, голографические системы памяти), Техника специального освещения (скоростная фотография, оптическая накачка др. лазеров и др.); Обнаружение загрязнений и примесей в различных средах; Лазерное проекционное телевидение 1 электронная пушка; 2 фокусирующая и отклоняющая система; 3 полупроводниковый кристалл резонатор; 4 объектив; 5 экран.

Спасибо за внимание!