Оптоэлектроник технологийн хурдацтай хөгжил дэвшлийн ачаар хагас дамжуулагч лазерууд нь өндөр үр ашигтай, авсаархан хэмжээ, модуляцийн хялбар байдлаасаа шалтгаалан харилцаа холбоо, анагаах ухаан, үйлдвэрлэлийн боловсруулалт, LiDAR зэрэг янз бүрийн салбарт өргөн хэрэглэгдэж байна. Энэхүү технологийн гол цөм нь маш чухал үүрэг гүйцэтгэдэг олшруулалтын орчин юм. Энэ нь ... үүрэг гүйцэтгэдэг."эрчим хүчний эх үүсвэр"энэ нь өдөөгдсөн ялгаруулалт болон лазер үүсгэх боломжийг олгодог бөгөөд лазерыг тодорхойлдог'-ийн гүйцэтгэл, долгионы урт болон хэрэглээний боломж.
1. Өсөлт хэмжигч гэж юу вэ?
Нэрнээс нь харахад олшруулагч орчин нь оптик олшруулалтыг хангадаг материал юм. Гадны энергийн эх үүсвэрээр (цахилгаан тарилга эсвэл оптик шахуурга гэх мэт) өдөөгдөхөд энэ нь өдөөгдсөн ялгаруулалтын механизмаар тусах гэрлийг олшруулж, лазерын гаралтад хүргэдэг.
Хагас дамжуулагч лазеруудад олшруулах орчин нь ихэвчлэн PN уулзвар дээрх идэвхтэй хэсгээс бүрддэг бөгөөд түүний материалын найрлага, бүтэц, хольцын аргууд нь босго гүйдэл, ялгаралтын долгионы урт, үр ашиг, дулааны шинж чанар зэрэг гол параметрүүдэд шууд нөлөөлдөг.
2. Хагас дамжуулагч лазерын нийтлэг олшруулагч материалууд
III-V нэгдлийн хагас дамжуулагч нь хамгийн түгээмэл хэрэглэгддэг олшруулалтын материал юм. Ердийн жишээнд дараахь зүйлс орно.
①GaAs (Галлиум Арсенид)
850-д ялгаруулдаг лазеруудад тохиромжтой–980 нм долгионы урттай, оптик холбоо болон лазер хэвлэхэд өргөн хэрэглэгддэг.
2InP (Индий фосфид)
Шилэн кабелийн холбоонд чухал ач холбогдолтой 1.3 µm ба 1.55 µm зурвасын цацрагт ашиглагддаг.
③InGaAsP / AlGaAs / InGaN
Тэдгээрийн найрлагыг янз бүрийн долгионы уртад хүрэхийн тулд тохируулж болох бөгөөд энэ нь тохируулж болох долгионы урттай лазерын дизайны үндэс суурийг бүрдүүлдэг.
Эдгээр материалууд нь ерөнхийдөө шууд зурвасын завсартай бүтэцтэй байдаг тул фотоны ялгаруулалттай электрон нүхний рекомбинацид өндөр үр ашигтай байдаг бөгөөд хагас дамжуулагч лазерын олшруулалтын орчинд ашиглахад тохиромжтой.
3. Олз бүтцийн хувьсал
Үйлдвэрлэлийн технологи хөгжихийн хэрээр хагас дамжуулагч лазерын олшруулалтын бүтэц нь эрт үеийн нэгэн төрлийн холболтоос гетеро холболт руу, цаашлаад дэвшилтэт квант худаг болон квант цэгийн тохиргоо руу хувьсан өөрчлөгдсөн.
①Гетеро уулзварын олшруулалтын дунд
Хагас дамжуулагч материалыг өөр өөр зурвасын зайтай хослуулснаар тээвэрлэгч болон фотонуудыг тодорхой бүс нутагт үр дүнтэй хязгаарлаж, олшруулалтын үр ашгийг нэмэгдүүлж, босго гүйдлийг бууруулж чадна.
2Квант худгийн бүтэц
Идэвхтэй бүсийн зузааныг нанометрийн хэмжээс хүртэл бууруулснаар электронууд хоёр хэмжээст хязгаарлагддаг бөгөөд энэ нь цацрагийн рекомбинацийн үр ашгийг мэдэгдэхүйц нэмэгдүүлдэг. Энэ нь босго гүйдэл багатай, дулааны тогтвортой байдлыг сайжруулсан лазеруудыг бий болгодог.
③Квант цэгийн бүтэц
Өөрөө угсрах аргыг ашиглан тэг хэмжээст нано бүтцийг бий болгож, энергийн түвшний хурц тархалтыг бий болгодог. Эдгээр бүтэц нь сайжруулсан олшруулалтын шинж чанар болон долгионы уртын тогтвортой байдлыг хангадаг тул дараагийн үеийн өндөр хүчин чадалтай хагас дамжуулагч лазерын судалгааны гол цэг болдог.
4. Өсгөлтийн орчин юуг тодорхойлдог вэ?
①Ялгарлын долгионы урт
Материалын зурвасын зай нь лазерыг тодорхойлдог's долгионы урт. Жишээлбэл, InGaAs нь ойрын хэт улаан туяаны лазерт тохиромжтой бол InGaN нь цэнхэр эсвэл нил ягаан өнгийн лазерт ашиглагддаг.
2Үр ашиг ба хүч
Тээвэрлэгчийн хөдөлгөөн ба цацраг идэвхт бус рекомбинацийн хурд нь оптик-цахилгаан хувиргалтын үр ашигт нөлөөлдөг.
③Дулааны гүйцэтгэл
Төрөл бүрийн материалууд температурын өөрчлөлтөд янз бүрийн байдлаар хариу үйлдэл үзүүлдэг бөгөөд энэ нь үйлдвэрлэлийн болон цэргийн орчинд лазерын найдвартай байдалд нөлөөлдөг.
④Модуляцийн хариу үйлдэл
Лазерын олшруулалтын орчин нь лазерт нөлөөлдөг'хариу өгөх хурд нь өндөр хурдны харилцаа холбооны хэрэглээнд чухал ач холбогдолтой юм.
5. Дүгнэлт
Хагас дамжуулагч лазерын нарийн төвөгтэй бүтцэд олшруулагч орчин нь үнэхээр түүний "зүрх" юм.—зөвхөн лазер үүсгэхээс гадна түүний ашиглалтын хугацаа, тогтвортой байдал, хэрэглээний хувилбаруудад нөлөөлөх үүрэгтэй. Материалын сонголтоос эхлээд бүтцийн зураг төсөл, макроскопийн гүйцэтгэлээс микроскопийн механизм хүртэл лазерын ололт амжилт бүр нь лазерын технологийг илүү өндөр гүйцэтгэл, өргөн хүрээний хэрэглээ, илүү гүнзгий судалгаанд чиглүүлж байна.
Материалын шинжлэх ухаан болон нано үйлдвэрлэлийн технологийн тасралтгүй дэвшлийн ачаар ирээдүйн олшруулалтын орчин нь илүү өндөр гэрэл гэгээ, өргөн долгионы урттай хамрах хүрээ, илүү ухаалаг лазер шийдлүүдийг авчрах төлөвтэй байна.—шинжлэх ухаан, үйлдвэрлэл, нийгмийн илүү олон боломжийг нээж өгөх.
Нийтэлсэн цаг: 2025 оны 7-р сарын 17