Оптоэлектроник технологи хурдацтай хөгжихийн хэрээр хагас дамжуулагч лазер нь өндөр үр ашигтай, авсаархан хэмжээтэй, модуляцлахад хялбар байдгаараа харилцаа холбоо, анагаах ухаан, үйлдвэрлэлийн боловсруулалт, LiDAR зэрэг төрөл бүрийн салбарт өргөн хэрэглэгдэх болсон. Энэхүү технологийн гол цөм нь ашиг олох орчин байдаг бөгөөд энэ нь туйлын чухал үүрэг гүйцэтгэдэг. Энэ нь үүрэг гүйцэтгэдэг"эрчим хүчний эх үүсвэр”Энэ нь өдөөгдсөн ялгаралт, лазер үүсгэх боломжийг олгодог бөгөөд лазерыг тодорхойлдог'гүйцэтгэл, долгионы урт, хэрэглээний боломж.
1. Ашиг олох хэрэгсэл гэж юу вэ?
Нэрнээс нь харахад олз орчин нь оптик өсгөлтийг хангадаг материал юм. Гадны эрчим хүчний эх үүсвэрээс (цахилгаан тарилга эсвэл оптик шахах гэх мэт) өдөөгдсөн үед энэ нь өдөөлттэй ялгаралтын механизмаар дамжуулан туссан гэрлийг өсгөж, лазерын гаралтад хүргэдэг.
Хагас дамжуулагч лазерын ашигт орчин нь ихэвчлэн PN уулзвар дээрх идэвхтэй бүсээс бүрддэг бөгөөд тэдгээрийн материалын найрлага, бүтэц, допингийн аргууд нь босго гүйдэл, цацрагийн долгионы урт, үр ашиг, дулааны шинж чанар зэрэг үндсэн параметрүүдэд шууд нөлөөлдөг.
2. Хагас дамжуулагч лазерын нийтлэг ашигт материал
III-V нийлмэл хагас дамжуулагч нь хамгийн түгээмэл ашиглагдах материал юм. Ердийн жишээнд:
①GaAs (Галлий арсенид)
850-д ялгардаг лазеруудад тохиромжтой–980 нм хүрээтэй, оптик харилцаа холбоо, лазер хэвлэлтэд өргөн хэрэглэгддэг.
②InP (Индиум Фосфид)
1.3 μm ба 1.55 μm-ийн зурваст ялгаруулахад ашигладаг бөгөөд энэ нь шилэн кабелийн холболтод чухал ач холбогдолтой юм.
③InGaAsP / AlGaAs / InGaN
Тэдгээрийн найрлагыг янз бүрийн долгионы урттай болгохын тулд тохируулж болох бөгөөд энэ нь тохируулж болох долгионы урттай лазер дизайны үндэс болдог.
Эдгээр материалууд нь ихэвчлэн шууд зурвасын бүтэцтэй байдаг тул фотон ялгаруулалттай электрон нүхний рекомбинацийг өндөр үр ашигтай болгодог бөгөөд хагас дамжуулагч лазерын нэмэгдэл орчинд ашиглахад тохиромжтой.
3. Олз бүтцүүдийн хувьсал
Үйлдвэрлэлийн технологи хөгжихийн хэрээр хагас дамжуулагч лазер дахь олз бүтэц нь анхны гомо холболтоос гетерогцолд, цаашлаад квант худаг, квант цэгийн дэвшилтэт тохиргоонд шилжсэн.
①Гетерогцолтын өсөлтийн дундаж
Хагас дамжуулагч материалыг өөр өөр зурвасын завсартай хослуулснаар тээвэрлэгчид болон фотонуудыг тодорхой бүс нутагт үр дүнтэйгээр хязгаарлаж, үр ашгийг дээшлүүлж, босго гүйдлийг бууруулдаг.
②Квантын худгийн бүтэц
Идэвхтэй бүсийн зузааныг нанометрийн масштаб хүртэл бууруулснаар электронууд хоёр хэмжээст хязгаарлагдмал болж, цацрагийн рекомбинацын үр ашгийг ихээхэн нэмэгдүүлдэг. Үүний үр дүнд бага босго гүйдэл, илүү сайн дулааны тогтвортой байдал бүхий лазерууд үүсдэг.
③Квантын цэгийн бүтэц
Өөрийгөө угсрах техникийг ашиглан тэг хэмжээст нано бүтцийг бий болгож, эрчим хүчний түвшний огцом хуваарилалтыг хангадаг. Эдгээр бүтэц нь сайжруулсан өсөлтийн шинж чанар, долгионы уртын тогтвортой байдлыг санал болгодог тул дараагийн үеийн өндөр хүчин чадалтай хагас дамжуулагч лазерын судалгааны халуун цэг болгодог.
4. Олзны дундаж нь юуг тодорхойлдог вэ?
①Ялгарлын долгионы урт
Материалын зурвасын зай нь лазерыг тодорхойлдог's долгионы урт. Жишээлбэл, InGaAs нь хэт улаан туяаны лазерд тохиромжтой, харин InGaN нь хөх эсвэл ягаан лазеруудад ашиглагддаг.
②Үр ашиг ба хүч
Тээвэрлэгчийн хөдөлгөөн ба цацрагийн бус рекомбинацын хурд нь оптик-цахилгаан хувиргах үр ашигт нөлөөлдөг.
③Дулааны гүйцэтгэл
Янз бүрийн материалууд температурын өөрчлөлтөд янз бүрийн аргаар хариу үйлдэл үзүүлж, үйлдвэрлэлийн болон цэргийн орчинд лазерын найдвартай байдалд нөлөөлдөг.
④Модуляцийн хариу үйлдэл
Олж авах орчин нь лазерт нөлөөлдөг'өндөр хурдны харилцааны програмуудад чухал ач холбогдолтой хариу үйлдлийн хурд.
5. Дүгнэлт
Хагас дамжуулагч лазерын нарийн төвөгтэй бүтцэд олз орчин нь жинхэнэ "зүрх" юм.-зөвхөн лазер үүсгэх үүрэгтэй төдийгүй түүний ашиглалтын хугацаа, тогтвортой байдал, хэрэглээний хувилбарт нөлөөлөх үүрэгтэй. Материалын сонголтоос эхлээд бүтцийн дизайн, макроскопийн гүйцэтгэлээс микроскоп механизм хүртэл, олшруулах орчин дахь нээлт бүр лазер технологийг илүү өндөр гүйцэтгэл, илүү өргөн хэрэглээ, илүү гүнзгий хайгуул руу хөтөлж байна.
Материалын шинжлэх ухаан, нано-үйлдвэрлэлийн технологийн дэвшлийн үр дүнд ирээдүйд ашиг олох орчин нь илүү их гэрэл гэгээ, илүү өргөн долгионы хамрах хүрээ, илүү ухаалаг лазер шийдлүүдийг авчрах төлөвтэй байна.-шинжлэх ухаан, үйлдвэрлэл, нийгэмд илүү их боломжийг нээж өгдөг.
Шуудангийн цаг: 2025 оны 7-р сарын 17