Domov > Správy > Správy z priemyslu

Základný princíp činnosti laserovej diódy

2021-07-14

Predtým, ako budeme hovoriť o laserovej dióde, mali by sme najprv pochopiť stimulované žiarenie. Vo svetelnom žiarení existujú tri radiačné procesy,

I: spontánny prechod z vysokoenergetického stavu do nízkoenergetického stavu sa nazýva spontánna emisia;

II: je to prechod častíc vo vysokoenergetickom stave do nízkoenergetického stavu pri excitácii vonkajšieho svetla, ktorý sa nazýva stimulované žiarenie;

III: je to prechod z energie vonkajšieho svetla absorbovaného časticami v nízkoenergetickom stave do vysokoenergetického stavu, ktorý sa nazýva stimulovaná absorpcia.

Spontánna emisia: aj keď dve častice prechádzajú z určitého vysokoenergetického stavu do nízkoenergetického stavu súčasne, fáza, stav polarizácie a smer emisie svetla nimi emitovaného môžu byť odlišné, ale stimulovaná emisia je odlišná. . Keď sú častice vo vysokoenergetickom stave excitované cudzími fotónmi, prechádzajú do nízkoenergetického stavu a emitujú svetlo, ktoré je presne rovnaké ako cudzie fotóny, pokiaľ ide o frekvenciu, fázu a stav polarizácie.

V laseri je žiarenie stimulované žiarenie a ním emitovaný laser má presne rovnakú frekvenciu, fázu, stav polarizácie atď.

V akomkoľvek stimulovanom luminiscenčnom systéme existuje stimulované žiarenie a stimulovaná absorpcia. Iba vtedy, keď je stimulované žiarenie dominantné, môže byť vonkajšie svetlo zosilnené na emitovanie lasera. Vo všeobecných svetelných zdrojoch je však dominantná stimulovaná absorpcia. Laser je možné vyžarovať len vtedy, keď je narušený rovnovážny stav častíc a počet častíc vo vysokoenergetickom stave je väčší ako v nízkoenergetickom stave (táto situácia sa nazýva inverzia iónového čísla).

Princíp a štruktúra laserovej diódy

Fyzickou štruktúrou laserovej diódy je umiestniť vrstvu polovodiča s fotoaktivitou medzi spoje svetelnej diódy. Po vyleštení má čelná plocha polovodiča funkciu čiastočného odrazu, čím vytvára optickú rezonančnú dutinu.

V prípade predpätia vyžaruje LED spojenie svetlo a interaguje s optickým rezonátorom, ktorý ďalej excituje svetlo s jednou vlnovou dĺžkou vyžarované zo spojenia. Fyzikálne vlastnosti svetla súvisia s materiálom.

Princíp laserovej diódy -- princíp činnosti

Kryštálová dióda je p-n prechod tvorený polovodičom typu p a polovodičom typu n. Na oboch stranách rozhrania sa vytvorí vrstva priestorového náboja a vytvorí sa vlastné elektrické pole laserovej diódy.

Keď nie je aplikované žiadne napätie, difúzny prúd spôsobený rozdielom koncentrácie nosiča na oboch stranách p-n prechodu sa rovná driftovému prúdu spôsobenému vlastným elektrickým poľom, takže je v stave elektrickej rovnováhy.

Keď je predpätie kladného napätia, vonkajšie elektrické pole a vlastné elektrické pole sa navzájom potláčajú a zvyšujú nosný difúzny prúd, čo vedie k kladnému prúdu.

Keď dôjde k spätnému predpätiu, vonkajšie elektrické pole a vlastné elektrické pole sa ďalej zosilnia, aby vytvorili spätný saturačný prúd I0, ktorý je nezávislý od spätného predpätia v určitom rozsahu spätného napätia.

Keď je aplikované spätné napätie do určitej miery vysoké, sila elektrického poľa vo vrstve priestorového náboja pn prechodu dosiahne kritickú hodnotu, čo vedie k procesu násobenia nosičov, veľkému počtu párov elektrónových dier a veľkému počtu reverzných prierazný prúd, ktorý sa nazýva jav prierazu diódy.

Princíp laserovej diódy -- spôsob detekcie

I: Metóda merania odporu: odstráňte laserovú diódu a použite multimeter R × 1K alebo R × Hodnoty odporu vpred a vzad sa merajú pri 10K prevode. Za normálnych podmienok je dopredný odpor 20 ~ 40 K Ω a spätný odpor je ∠(nekonečno). Ak nameraná hodnota priepustného odporu prekročila 50K Ω, výkon laserovej diódy sa znížil. Ak je nameraný priepustný odpor väčší ako 90K Ω, dióda vážne zostarla a nemožno ju ďalej používať.

II: Metóda merania prúdu: použite multimeter na meranie úbytku napätia na oboch koncoch záťažového odporu v budiacom obvode laserovej diódy a potom odhadnite hodnotu prúdu cez trubicu podľa Ohmovho zákona. Keď prúd prekročí 100 mA, ak je potenciometer výkonu lasera nastavený a prúd nemá žiadnu zjavnú zmenu, možno posúdiť vážne starnutie laserovej diódy. Ak sa prúd prudko zvýši a nie je pod kontrolou, dôjde k poškodeniu optického rezonátora laserovej diódy.