செயல்பாட்டின் கொள்கை மற்றும் முக்கிய வகைகள்குறைக்கடத்தி லேசர்
குறைக்கடத்திலேசர் டையோட்கள், அவற்றின் உயர் செயல்திறன், மினியேட்டரைசேஷன் மற்றும் அலைநீள பன்முகத்தன்மையுடன், தகவல் தொடர்பு, மருத்துவ பராமரிப்பு மற்றும் தொழில்துறை செயலாக்கம் போன்ற துறைகளில் ஆப்டோ எலக்ட்ரானிக் தொழில்நுட்பத்தின் முக்கிய கூறுகளாக பரவலாகப் பயன்படுத்தப்படுகின்றன. இந்தக் கட்டுரை, பெரும்பாலான ஆப்டோ எலக்ட்ரானிக் ஆராய்ச்சியாளர்களின் தேர்வு குறிப்புக்கு வசதியான, குறைக்கடத்தி லேசர்களின் செயல்பாட்டுக் கொள்கை மற்றும் வகைகளை மேலும் அறிமுகப்படுத்துகிறது.
1. குறைக்கடத்தி லேசர்களின் ஒளி-உமிழும் கொள்கை
குறைக்கடத்தி லேசர்களின் ஒளிர்வு கொள்கை, குறைக்கடத்தி பொருட்களின் பட்டை அமைப்பு, மின்னணு மாற்றங்கள் மற்றும் தூண்டப்பட்ட உமிழ்வை அடிப்படையாகக் கொண்டது. குறைக்கடத்தி பொருட்கள் என்பது ஒரு பட்டை இடைவெளியைக் கொண்ட ஒரு வகை பொருள், இதில் ஒரு வேலன்ஸ் பேண்ட் மற்றும் ஒரு கடத்தல் பேண்ட் ஆகியவை அடங்கும். பொருள் தரை நிலையில் இருக்கும்போது, கடத்தல் பேண்டில் எலக்ட்ரான்கள் இல்லாதபோது எலக்ட்ரான்கள் வேலன்ஸ் பேண்டை நிரப்புகின்றன. ஒரு குறிப்பிட்ட மின்சார புலம் வெளிப்புறமாகப் பயன்படுத்தப்படும்போது அல்லது ஒரு மின்னோட்டம் செலுத்தப்படும்போது, சில எலக்ட்ரான்கள் வேலன்ஸ் பேண்டிலிருந்து கடத்தல் பேண்டிற்கு மாறி, எலக்ட்ரான்-துளை ஜோடிகளை உருவாக்கும். ஆற்றல் வெளியீட்டின் போது, இந்த எலக்ட்ரான்-துளை ஜோடிகள் வெளி உலகத்தால் தூண்டப்படும்போது, ஃபோட்டான்கள், அதாவது லேசர்கள் உருவாக்கப்படும்.
2. குறைக்கடத்தி லேசர்களின் தூண்டுதல் முறைகள்
குறைக்கடத்தி லேசர்களுக்கு முக்கியமாக மூன்று தூண்டுதல் முறைகள் உள்ளன, அதாவது மின் ஊசி வகை, ஒளியியல் பம்ப் வகை மற்றும் உயர் ஆற்றல் எலக்ட்ரான் கற்றை தூண்டுதல் வகை.
மின்சாரம் மூலம் செலுத்தப்படும் குறைக்கடத்தி லேசர்கள்: பொதுவாக, அவை காலியம் ஆர்சனைடு (GaAs), காட்மியம் சல்பைடு (CdS), இண்டியம் பாஸ்பைடு (InP) மற்றும் துத்தநாக சல்பைடு (ZnS) போன்ற பொருட்களால் ஆன குறைக்கடத்தி மேற்பரப்பு-சந்தி டையோட்கள் ஆகும். அவை முன்னோக்கி சார்புடன் மின்னோட்டத்தை செலுத்துவதன் மூலம் உற்சாகப்படுத்தப்படுகின்றன, சந்திப்பு தளப் பகுதியில் தூண்டப்பட்ட உமிழ்வை உருவாக்குகின்றன.
ஒளியியல் ரீதியாக பம்ப் செய்யப்பட்ட குறைக்கடத்தி லேசர்கள்: பொதுவாக, N-வகை அல்லது P-வகை குறைக்கடத்தி ஒற்றை படிகங்கள் (GaAS, InAs, InSb போன்றவை) வேலை செய்யும் பொருளாகப் பயன்படுத்தப்படுகின்றன, மேலும்லேசர்மற்ற லேசர்களால் வெளிப்படும் ஒளியியல் ரீதியாக உந்தப்பட்ட தூண்டுதலாகப் பயன்படுத்தப்படுகிறது.
உயர்-ஆற்றல் எலக்ட்ரான் கற்றை-உற்சாகப்படுத்தப்பட்ட குறைக்கடத்தி லேசர்கள்: பொதுவாக, அவை N-வகை அல்லது P-வகை குறைக்கடத்தி ஒற்றை படிகங்களை (PbS,CdS,ZhO, முதலியன) வேலை செய்யும் பொருளாகப் பயன்படுத்துகின்றன, மேலும் வெளியில் இருந்து ஒரு உயர்-ஆற்றல் எலக்ட்ரான் கற்றை செலுத்துவதன் மூலம் உற்சாகப்படுத்தப்படுகின்றன. குறைக்கடத்தி லேசர் சாதனங்களில், சிறந்த செயல்திறன் மற்றும் பரந்த பயன்பாடு கொண்ட ஒன்று இரட்டை ஹீட்டோரோஸ்ட்ரக்ச்சருடன் மின்சாரம் மூலம் செலுத்தப்பட்ட GaAs டையோடு லேசர் ஆகும்.
3. குறைக்கடத்தி லேசர்களின் முக்கிய வகைகள்
ஒரு குறைக்கடத்தி லேசரின் செயலில் உள்ள பகுதி ஃபோட்டான் உருவாக்கம் மற்றும் பெருக்கத்திற்கான மையப் பகுதியாகும், மேலும் அதன் தடிமன் ஒரு சில மைக்ரோமீட்டர்கள் மட்டுமே. ஃபோட்டான்களின் பக்கவாட்டு பரவலைக் கட்டுப்படுத்தவும் ஆற்றல் அடர்த்தியை அதிகரிக்கவும் உள் அலை வழிகாட்டி கட்டமைப்புகள் பயன்படுத்தப்படுகின்றன (ரிட்ஜ் அலை வழிகாட்டிகள் மற்றும் புதைக்கப்பட்ட ஹெட்டோரோஜங்ஷன்கள் போன்றவை). லேசர் ஒரு வெப்ப மடு வடிவமைப்பை ஏற்றுக்கொள்கிறது மற்றும் விரைவான வெப்பச் சிதறலுக்காக அதிக வெப்ப கடத்துத்திறன் பொருட்களை (செப்பு-டங்ஸ்டன் அலாய் போன்றவை) தேர்ந்தெடுக்கிறது, இது அதிக வெப்பமடைதலால் ஏற்படும் அலைநீள சறுக்கலைத் தடுக்கலாம். அவற்றின் அமைப்பு மற்றும் பயன்பாட்டு சூழ்நிலைகளின்படி, குறைக்கடத்தி லேசர்களை பின்வரும் நான்கு வகைகளாக வகைப்படுத்தலாம்:
விளிம்பு-உமிழும் லேசர் (EEL)
லேசர் சிப்பின் பக்கவாட்டில் உள்ள பிளவு மேற்பரப்பில் இருந்து வெளியிடப்படுகிறது, இது ஒரு நீள்வட்ட இடத்தை உருவாக்குகிறது (தோராயமாக 30°×10° வேறுபாடு கோணத்துடன்). வழக்கமான அலைநீளங்களில் 808nm (பம்ப் செய்வதற்கு), 980 nm (தொடர்புக்கு) மற்றும் 1550 nm (ஃபைபர் தொடர்புக்கு) ஆகியவை அடங்கும். இது உயர்-சக்தி தொழில்துறை வெட்டு, ஃபைபர் லேசர் பம்பிங் மூலங்கள் மற்றும் ஆப்டிகல் தொடர்பு முதுகெலும்பு நெட்வொர்க்குகளில் பரவலாகப் பயன்படுத்தப்படுகிறது.
2. செங்குத்து குழி மேற்பரப்பு உமிழும் லேசர் (VCSEL)
லேசர் சிப்பின் மேற்பரப்பிற்கு செங்குத்தாக உமிழப்படுகிறது, வட்ட மற்றும் சமச்சீர் கற்றையுடன் (வேறுபாடு கோணம் <15°). இது ஒரு பரவலாக்கப்பட்ட பிராக் பிரதிபலிப்பான் (DBR) ஐ ஒருங்கிணைக்கிறது, இது வெளிப்புற பிரதிபலிப்பான் தேவையை நீக்குகிறது. இது 3D உணர்தல் (மொபைல் போன் முக அங்கீகாரம் போன்றவை), குறுகிய தூர ஆப்டிகல் தொடர்பு (தரவு மையங்கள்) மற்றும் LiDAR ஆகியவற்றில் பரவலாகப் பயன்படுத்தப்படுகிறது.
3. குவாண்டம் கேஸ்கேட் லேசர் (QCL)
குவாண்டம் வெல்ஸுக்கு இடையேயான எலக்ட்ரான்களின் அடுக்கு மாற்றத்தின் அடிப்படையில், அலைநீளம் மக்கள்தொகை தலைகீழ் தேவையில்லாமல், நடுத்தர முதல் தூர அகச்சிவப்பு வரம்பை (3-30 μm) உள்ளடக்கியது. ஃபோட்டான்கள் இடை-சப்பேண்ட் மாற்றங்கள் மூலம் உருவாக்கப்படுகின்றன மற்றும் வாயு உணர்திறன் (CO₂ கண்டறிதல் போன்றவை), டெராஹெர்ட்ஸ் இமேஜிங் மற்றும் சுற்றுச்சூழல் கண்காணிப்பு போன்ற பயன்பாடுகளில் பொதுவாகப் பயன்படுத்தப்படுகின்றன.
டியூனபிள் லேசரின் வெளிப்புற குழி வடிவமைப்பு (கிரேட்டிங்/ப்ரிஸம்/MEMS கண்ணாடி) குறுகிய வரி அகலம் (<100 kHz) மற்றும் உயர் பக்க-முறை நிராகரிப்பு விகிதம் (>50 dB) உடன் ±50 nm அலைநீள டியூனிங் வரம்பை அடைய முடியும். இது பொதுவாக அடர்த்தியான அலைநீள பிரிவு மல்டிபிளெக்சிங் (DWDM) தொடர்பு, நிறமாலை பகுப்பாய்வு மற்றும் உயிரி மருத்துவ இமேஜிங் போன்ற பயன்பாடுகளில் பயன்படுத்தப்படுகிறது. குறைக்கடத்தி லேசர்கள் தொடர்பு லேசர் சாதனங்கள், டிஜிட்டல் லேசர் சேமிப்பு சாதனங்கள், லேசர் செயலாக்க உபகரணங்கள், லேசர் குறியிடுதல் மற்றும் பேக்கேஜிங் உபகரணங்கள், லேசர் தட்டச்சு அமைத்தல் மற்றும் அச்சிடுதல், லேசர் மருத்துவ உபகரணங்கள், லேசர் தூரம் மற்றும் மோதல் கண்டறிதல் கருவிகள், பொழுதுபோக்கு மற்றும் கல்விக்கான லேசர் கருவிகள் மற்றும் உபகரணங்கள், லேசர் கூறுகள் மற்றும் பாகங்கள் போன்றவற்றில் பரவலாகப் பயன்படுத்தப்படுகின்றன. அவை லேசர் துறையின் முக்கிய கூறுகளைச் சேர்ந்தவை. அதன் பரந்த அளவிலான பயன்பாடுகள் காரணமாக, லேசர்களின் ஏராளமான பிராண்டுகள் மற்றும் உற்பத்தியாளர்கள் உள்ளனர். தேர்வு செய்யும் போது, அது குறிப்பிட்ட தேவைகள் மற்றும் பயன்பாட்டு துறைகளின் அடிப்படையில் இருக்க வேண்டும். வெவ்வேறு உற்பத்தியாளர்கள் பல்வேறு துறைகளில் வெவ்வேறு பயன்பாடுகளைக் கொண்டுள்ளனர், மேலும் உற்பத்தியாளர்கள் மற்றும் லேசர்களின் தேர்வு திட்டத்தின் உண்மையான பயன்பாட்டுத் துறைக்கு ஏற்ப செய்யப்பட வேண்டும்.
இடுகை நேரம்: நவம்பர்-05-2025