Optoelektronik texnologiyaning jadal rivojlanishi bilan yarimo'tkazgichli 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 zamirida mutlaqo muhim rol o'ynaydigan daromad vositasi yotadi. sifatida xizmat qiladi"energiya manbai”lazerni aniqlash, stimulyatsiyalangan emissiya va lazer hosil qilish imkonini beradi'ning ishlashi, to'lqin uzunligi va dastur potentsiali.
1. Daromad vositasi nima?
Nomidan ko'rinib turibdiki, daromad muhiti optik kuchaytirishni ta'minlaydigan materialdir. Tashqi energiya manbalari (masalan, elektr in'ektsiyasi yoki optik nasos) tomonidan hayajonlanganda, u lazer chiqishiga olib keladigan stimulyatsiya qilingan emissiya mexanizmi orqali tushayotgan yorug'likni kuchaytiradi.
Yarimo'tkazgichli lazerlarda qozonish muhiti odatda PN birikmasidagi faol hududdan iborat bo'lib, uning moddiy tarkibi, tuzilishi va doping usullari to'g'ridan-to'g'ri chegara oqimi, emissiya to'lqin uzunligi, samaradorlik va issiqlik xususiyatlari kabi asosiy parametrlarga ta'sir qiladi.
2. Yarimo'tkazgichli lazerlarda umumiy daromadli materiallar
III-V aralash yarimo'tkazgichlar eng ko'p ishlatiladigan qozon materiallari hisoblanadi. Odatdagi misollarga quyidagilar kiradi:
①GaAs (galliy arsenid)
850 da chiqaradigan lazerlar uchun javob beradi-980 nm diapazon, optik aloqa va lazer bosib chiqarishda keng qo'llaniladi.
②InP (indiy fosfidi)
1,3 mikron va 1,55 mikron diapazonlarida emissiya uchun ishlatiladi, bu optik tolali aloqa uchun juda muhimdir.
③InGaAsP / AlGaAs / InGaN
Ularning kompozitsiyalari turli to'lqin uzunliklariga erishish uchun sozlanishi mumkin, bu esa sozlanishi to'lqin uzunligi lazer dizaynlari uchun asos yaratadi.
Ushbu materiallar odatda to'g'ridan-to'g'ri tarmoqli tuzilmalariga ega bo'lib, ularni foton emissiyasi bilan elektron-teshik rekombinatsiyasida yuqori samarali qiladi, yarimo'tkazgichli lazerni kuchaytirish muhitida foydalanish uchun ideal.
3. Daromad tuzilmalarining evolyutsiyasi
Ishlab chiqarish texnologiyalari rivojlanishi bilan yarimo'tkazgichli lazerlardagi daromad tuzilmalari dastlabki gomo birlashmalardan heteroduktsiyalarga, so'ngra ilg'or kvant qudug'i va kvant nuqta konfiguratsiyasiga aylandi.
①Geterobog'lanishning ortishi o'rtacha
Yarimo'tkazgich materiallarini turli xil tarmoqli bo'shliqlari bilan birlashtirib, tashuvchilar va fotonlarni belgilangan hududlarda samarali ravishda cheklash, daromad samaradorligini oshirish va chegara oqimini kamaytirish mumkin.
②Kvant quduqlari tuzilmalari
Faol hududning qalinligini nanometr shkalasiga qisqartirish orqali elektronlar ikki o'lchovda chegaralanib, radiatsiyaviy rekombinatsiya samaradorligini sezilarli darajada oshiradi. Bu pastroq chegara oqimlari va yaxshi termal barqarorlikka ega lazerlarga olib keladi.
③Kvant nuqtali tuzilmalar
O'z-o'zini yig'ish texnikasi yordamida nol o'lchovli nanostrukturalar hosil bo'lib, energiya darajasining keskin taqsimlanishini ta'minlaydi. Ushbu tuzilmalar yaxshilangan daromad xususiyatlari va to'lqin uzunligi barqarorligini taklif qiladi, bu ularni keyingi avlod yuqori samarali yarimo'tkazgich lazerlari uchun tadqiqot nuqtasiga aylantiradi.
4. Daromad vositasi nimani aniqlaydi?
①Emissiya to'lqin uzunligi
Materialning tarmoqli oralig'i lazerni aniqlaydi's to'lqin uzunligi. Misol uchun, InGaAs yaqin infraqizil lazerlar uchun mos keladi, InGaN esa ko'k yoki binafsha rang lazerlar uchun ishlatiladi.
②Samaradorlik va quvvat
Tashuvchining harakatchanligi va radiatsiyaviy bo'lmagan rekombinatsiya tezligi optikdan elektrga o'tkazish samaradorligiga ta'sir qiladi.
③Issiqlik samaradorligi
Turli xil materiallar harorat o'zgarishiga turli yo'llar bilan javob beradi, sanoat va harbiy muhitda lazerning ishonchliligiga ta'sir qiladi.
④Modulyatsiya javobi
Qabul qiluvchi vosita lazerga ta'sir qiladi's javob tezligi, bu yuqori tezlikdagi aloqa ilovalarida muhim ahamiyatga ega.
5. Xulosa
Yarimo'tkazgichli lazerlarning murakkab tuzilishida daromad muhiti haqiqatan ham uning "yuragi" hisoblanadi.—nafaqat lazerni yaratish, balki uning ishlash muddati, barqarorligi va qo'llanilishi stsenariylariga ta'sir qilish uchun ham javobgardir. Materiallarni tanlashdan konstruktiv dizayngacha, makroskopik ishlashdan mikroskopik mexanizmlargacha, qozonish muhitidagi har bir yutuq lazer texnologiyasini yanada ko'proq ishlashga, kengroq ilovalarga va chuqurroq kashfiyotlarga olib keladi.
Materialshunoslik va nano-fabrikatsiya texnologiyasida davom etayotgan yutuqlar bilan kelajakdagi daromad vositasi yuqori yorqinlik, kengroq to'lqin uzunligi qamrovi va aqlli lazer echimlarini olib kelishi kutilmoqda.—ilm-fan, sanoat va jamiyat uchun ko'proq imkoniyatlarni ochish.
Xabar vaqti: 2025-yil-17-iyul