Відмінності між версіями «Напівпровідниковий лазер»

Версія за 17:32, 10 травня 2017

Роботу виконує Котляр Анна

Загальний опис (принцип дії)

Якщо з'єднати разом дві пластини з напівпровідників різних типів, то посередині утворюється перехідна зона. Атоми речовини, що знаходяться в ній, здатні збуджуватися при проходженні електричного струму поперек зони і генерувати світло. Дзеркалами, необхідними для отримання лазерного випромінювання, можуть служити поліровані і посріблені грані самого кристала напівпровідника. Серед цих лазерів кращим вважається лазер на основі арсеніду галію - з'єднання рідкісного елемента галію з миш'яком. Його інфрачервоне випромінювання має потужність до десяти ват. Якщо цей лазер охолодити до температури рідкого азоту (-200 °), потужність його випромінювання можна збільшити в десять разів. Це означає, що при площі випромінюючого шару в 1 см2 потужність випромінювання досягла б мільйони ват. Але напівпровідник з перехідним шаром такого розміру виготовити поки неможливо з технічних причин. Можна порушувати атоми напівпровідника пучком електронів (як в твердотільних лазерах - лампою-спалахом). Електрони проникають глибоко всередину речовини, збуджуючи більшу кількість атомів; ширина випромінюючої зони виявляється в сотні разів ширша, ніж при порушенні електричним струмом. Тому потужність випромінювання таких лазерів з електронним накачуванням досягає вже двох кіловат. Малі розміри напівпровідникових лазерів роблять їх дуже зручними для застосування там, де потрібен мініатюрний джерело світла великої потужності.

Історична довідка

Лазери – це джерела когерентного оптичного випромінювання, принцип дії яких грунтується на використанні явища індукованого випромінювання. Слово «лазер» є абревіатуру англійської фрази «Light Amplificationby Stimulated Emission of Radiation», перекладної посилення світла результаті вимушеного випромінювання. Гіпотеза про існування вимушеного (індукованого) випромінювання пролунала в 1917 р. А. Ейнштейном. У 1940 р. професор Московського енергетичного інституту У. А.Фабрикант сформулював умови, і під час яких можна знайти індуковане випромінювання, а 1951 р. він разом із М. М.Вудинским і Ф. А.Бутаевой отримав авторське свідчення на засіб посилення електромагнітного випромінювання. Пристрій, котре генерує електромагнітні коливання з урахуванням використання явища індукованого випромінювання в НВЧ діапазоні, було створене 1953—1954 рр. М. Р.Басовим й О. М.Прохоровим у СРСР і групою Ч.Таунса США.
У 1958 р. А. М. Прохоров у СРСР, а США Ч.Таунс й О.Шавлов показали зокрема можливість використання індукованого випромінювання до створення генераторів когерентного оптичного випромінювання — лазерів. У 1959 р. М. Р.Басову й О. М.Прохорову за розробку нового принципу генерування і через посилення електромагнітних коливань й створення з урахуванням цього принципу НВЧ генераторів і підсилювачів присуджували Ленінська премія, а 1964 р. що з Ч.Таунсом — Нобелівську премію із фізики за дослідження у сфері квантової електроніки.

Технічні характеристики

Пристрій напівпровідникового лазера являє собою лазерний діод, накачується енергією електронів і дірок у зоні р-n-переходу – місці зіткнення з провідністю напівпровідників p – і n-типу. Крім того, існують напівпровідникові лазери з оптичним підведенням енергії, в яких пучок формується при поглинанні фотонів світла, а також квантові каскадні лазери, робота яких заснована на переходах всередині зон.

Сфера застосування

Напівпровідниковий лазер: Потужні діодні лазери з високоефективною електричної накачуванням при помірних напругах використовуються в якості засобів підведення енергії високоефективних твердотільних лазерів.

Напівпровідникові лазери можуть працювати у великому діапазоні частот, який включає видиму, ближню інфрачервону і середню інфрачервону частину спектру. Створено пристрої, що дозволяють змінювати частоту издучения.

Лазерні діоди можуть швидко перемикати і модулювати оптичну потужність, що знаходить застосування в передавачах оптоволоконних ліній зв’язку.

Такі характеристики зробили напівпровідникові лазери технологічно найбільш важливим типом квантових генераторів. Вони застосовуються:

• у датчиках телеметрії, пирометрах, оптичних высотомерах, дальномерах, прицілах, голографії;
• в оптоволоконних системах оптичної передачі і зберігання даних, системах когерентної зв’язку;
• у лазерних принтерах, видеопроекторах, покажчиках, сканерах штрих-коду, сканерах зображень, програвачах компакт-дисків (DVD, CD, Blu-Ray);
• у охоронних системах, квантової криптографії, автоматиці, індикаторах;
• в оптичній метрології та спектроскопії;
• у хірургії, стоматології, косметології, терапії;
• для очищення води, обробки матеріалів, накачування твердотільних лазерів, контролю хімічних реакцій, промислової сортування, промисловому машинобудуванні, системи запалювання, системи ППО.

Фото, відео-матеріали

Напівпровідникоий лазер

Напівпровідникоий лазер

Напівпровідникоий лазер

Список використаних джерел

1. Звелто О. Принципы лазеров 1990 р.
2. Борейшо А.С. Лазеры - устройство и действие 1992 р.
3. Хьюстис Д.Л. Газовые лазеры 1989 р.
4. http://www.studfiles.ru/preview/5259448/page:17/
5. Н.Н.Соболева Газовые лазери Москва “Світ” 1968 р.
6. Донина М.М. Виникнення квантової електроніки. М.: Наука, 1974.
7. Брюннер У., Юнзі До. Довідник по лазерної техніці. / Під ред. О.П. Напартовича. М.: Энергоатомиздат, 1991.