Optoelektronika texnologiyasining jadal rivojlanishi bilan yarimo'tkazgich lazerlar yuqori samaradorligi, ixcham o'lchamlari va modulyatsiya qulayligi tufayli telekommunikatsiya, tibbiyot, sanoatni qayta ishlash va LiDAR kabi turli sohalarda keng qo'llanila boshlandi. Ushbu texnologiyaning markazida juda muhim rol o'ynaydigan kuchaytirish muhiti yotadi. U ... vazifasini bajaradi."energiya manbai"lazerni aniqlash orqali stimulyatsiya qilingan emissiya va lazer hosil bo'lishini ta'minlaydi'ning ishlashi, to'lqin uzunligi va qo'llanilish potentsiali.
1. Daromad vositasi nima?
Nomidan ko'rinib turibdiki, kuchaytiruvchi muhit optik kuchaytirishni ta'minlaydigan materialdir. Tashqi energiya manbalari (masalan, elektr in'ektsiyasi yoki optik nasos) tomonidan qo'zg'atilganda, u tushayotgan yorug'likni stimulyatsiya qilingan emissiya mexanizmi orqali kuchaytiradi va lazer chiqishiga olib keladi.
Yarimo'tkazgichli lazerlarda kuchaytirish muhiti odatda PN birikmasidagi faol mintaqadan iborat bo'lib, uning material tarkibi, tuzilishi va qo'shilish usullari chegara oqimi, emissiya to'lqin uzunligi, samaradorlik va issiqlik xususiyatlari kabi asosiy parametrlarga bevosita ta'sir qiladi.
2. Yarimo'tkazgichli lazerlarda keng tarqalgan kuchaytiruvchi materiallar
III-V birikma yarimo'tkazgichlari eng ko'p ishlatiladigan kuchaytiruvchi materiallardir. Odatdagi misollar:
①GaAs (Galliy Arsenid)
850 da nur chiqaradigan lazerlar uchun mos keladi–980 nm diapazoni, optik aloqa va lazerli bosib chiqarishda keng qo'llaniladi.
②InP (Indiy fosfidi)
Optik tolali aloqa uchun juda muhim bo'lgan 1,3 µm va 1,55 µm diapazonlarda emissiya uchun ishlatiladi.
③InGaAsP / AlGaAs / InGaN
Ularning kompozitsiyalari turli to'lqin uzunliklariga erishish uchun sozlanishi mumkin, bu esa sozlanishi mumkin bo'lgan to'lqin uzunligidagi lazer dizaynlari uchun asos yaratadi.
Bu materiallar odatda to'g'ridan-to'g'ri tarmoqli oralig'i tuzilmalariga ega, bu ularni foton emissiyasi bilan elektron-teshik rekombinatsiyasida yuqori samarali qiladi, bu yarimo'tkazgichli lazer kuchaytirish muhitida foydalanish uchun idealdir.
3. Daromad tuzilmalarining evolyutsiyasi
Ishlab chiqarish texnologiyalari rivojlanib borgan sari, yarimo'tkazgichli lazerlardagi kuchaytirish tuzilmalari dastlabki gomojunctionlardan heterojunctionlarga va undan keyin rivojlangan kvant qudug'i va kvant nuqta konfiguratsiyalariga o'tdi.
①Heterojunktsiya Kuchaytirish O'rta
Yarimo'tkazgich materiallarini turli xil tarmoqli bo'shliqlar bilan birlashtirish orqali tashuvchilar va fotonlar belgilangan mintaqalarda samarali ravishda cheklanishi mumkin, bu esa kuchaytirish samaradorligini oshiradi va chegaraviy tokni kamaytiradi.
②Kvant quduqlari tuzilmalari
Faol mintaqaning qalinligini nanometr shkalasiga kamaytirish orqali elektronlar ikki o'lchamda chegaralanadi, bu esa nurlanish rekombinatsiyasi samaradorligini sezilarli darajada oshiradi. Bu esa pastroq pol oqimlariga va yaxshiroq termal barqarorlikka ega lazerlarga olib keladi.
③Kvant nuqta tuzilmalari
O'z-o'zini yig'ish texnikasidan foydalangan holda nol o'lchovli nanostrukturalar hosil qilinadi, bu esa aniq energiya darajasi taqsimotini ta'minlaydi. Ushbu tuzilmalar kuchaytirish xususiyatlarini va to'lqin uzunligi barqarorligini ta'minlaydi, bu esa ularni keyingi avlod yuqori samarali yarimo'tkazgich lazerlari uchun tadqiqot markaziga aylantiradi.
4. Kuchaytirish vositasi nimani aniqlaydi?
①Emissiya to'lqin uzunligi
Materialning o'tkazuvchanlik diapazoni lazerni aniqlaydi's to'lqin uzunligi. Masalan, InGaAs yaqin infraqizil lazerlar uchun mos keladi, InGaN esa ko'k yoki binafsha lazerlar uchun ishlatiladi.
②Samaradorlik va quvvat
Tashuvchining harakatchanligi va nurlanishsiz rekombinatsiya tezligi optik-elektr konvertatsiya samaradorligiga ta'sir qiladi.
③Issiqlik samaradorligi
Turli materiallar harorat o'zgarishiga turli yo'llar bilan javob beradi, bu esa sanoat va harbiy muhitda lazerning ishonchliligiga ta'sir qiladi.
④Modulyatsiyaga javob
Kuchaytirish muhiti lazerga ta'sir qiladi's javob tezligi, bu yuqori tezlikdagi aloqa ilovalarida juda muhimdir.
5. Xulosa
Yarimo'tkazgichli lazerlarning murakkab tuzilishida kuchaytirish muhiti chindan ham uning "yuragi" hisoblanadi.—nafaqat lazerni yaratish, balki uning ishlash muddati, barqarorligi va qo'llanilish stsenariylariga ta'sir qilish uchun ham javobgar. Material tanlashdan tortib strukturaviy dizayngacha, makroskopik ishlashdan tortib mikroskopik mexanizmlargacha, kuchaytirish muhitidagi har bir yutuq lazer texnologiyasini yuqori samaradorlikka, kengroq qo'llanmalarga va chuqurroq tadqiqotlarga yo'naltirmoqda.
Materialshunoslik va nano-ishlab chiqarish texnologiyasidagi doimiy yutuqlar bilan kelajakdagi kuchaytirish vositalari yuqori yorqinlik, kengroq to'lqin uzunligi qamrovi va aqlli lazer yechimlarini olib kelishi kutilmoqda.—ilm-fan, sanoat va jamiyat uchun ko'proq imkoniyatlarni ochish.
Nashr vaqti: 2025-yil 17-iyul