குறைக்கடத்தி லேசரின் செயல்படும் கொள்கை மற்றும் முக்கிய வகைகள்

செயல்படும் கொள்கை மற்றும் முக்கிய வகைகள்குறைக்கடத்தி லேசர்

குறைக்கடத்திலேசர் டையோடுகள்அவற்றின் உயர் செயல்திறன், நுண்வடிவம் மற்றும் அலைநீளப் பன்முகத்தன்மை காரணமாக, குறைக்கடத்தி லேசர்கள் தகவல் தொடர்பு, மருத்துவப் பராமரிப்பு மற்றும் தொழில்துறை செயலாக்கம் போன்ற துறைகளில் ஒளியியல் மின்னணு தொழில்நுட்பத்தின் முக்கியக் கூறுகளாகப் பரவலாகப் பயன்படுத்தப்படுகின்றன. இந்தக் கட்டுரை, குறைக்கடத்தி லேசர்களின் செயல்பாட்டுக் கொள்கை மற்றும் வகைகளை மேலும் அறிமுகப்படுத்துகிறது, இது பெரும்பாலான ஒளியியல் மின்னணு ஆராய்ச்சியாளர்களின் தேர்வுக்கான குறிப்புக்கு வசதியாக அமைகிறது.

1. குறைக்கடத்தி லேசர்களின் ஒளி உமிழும் கொள்கை

குறைக்கடத்தி லேசர்களின் ஒளிர்வு கொள்கையானது, குறைக்கடத்திப் பொருட்களின் பட்டை அமைப்பு, எலக்ட்ரான் நிலை மாற்றங்கள் மற்றும் தூண்டப்பட்ட உமிழ்வு ஆகியவற்றை அடிப்படையாகக் கொண்டது. குறைக்கடத்திப் பொருட்கள் என்பவை ஒரு பட்டை இடைவெளியைக் கொண்ட ஒரு வகைப் பொருளாகும், இதில் இணைதிறன் பட்டை மற்றும் கடத்துதல் பட்டை ஆகியவை அடங்கும். பொருள் அதன் அடி நிலையில் இருக்கும்போது, ​​எலக்ட்ரான்கள் இணைதிறன் பட்டையை நிரப்புகின்றன, அதே சமயம் கடத்துதல் பட்டையில் எலக்ட்ரான்கள் இருப்பதில்லை. வெளிப்புறமாக ஒரு குறிப்பிட்ட மின்புலம் செலுத்தப்படும்போது அல்லது ஒரு மின்னோட்டம் உட்செலுத்தப்படும்போது, ​​சில எலக்ட்ரான்கள் இணைதிறன் பட்டையிலிருந்து கடத்துதல் பட்டைக்கு நிலை மாற்றம் அடைந்து, எலக்ட்ரான்-துளை ஜோடிகளை உருவாக்குகின்றன. ஆற்றல் வெளியீட்டுச் செயல்பாட்டின் போது, ​​இந்த எலக்ட்ரான்-துளை ஜோடிகள் வெளிப்புற உலகத்தால் தூண்டப்படும்போது, ​​ஃபோட்டான்கள், அதாவது லேசர்கள், உருவாக்கப்படும்.

2. குறைக்கடத்தி லேசர்களின் கிளர்ச்சி முறைகள்

குறைக்கடத்தி லேசர்களுக்கு முக்கியமாக மூன்று கிளர்ச்சி முறைகள் உள்ளன, அவை மின்சார உட்செலுத்தல் வகை, ஒளியியல் உந்தல் வகை மற்றும் உயர் ஆற்றல் எலக்ட்ரான் கற்றை கிளர்ச்சி வகை ஆகும்.

மின்சார உட்செலுத்தப்பட்ட குறைக்கடத்தி லேசர்கள்: பொதுவாக, இவை காலியம் ஆர்சனைடு (GaAs), காட்மியம் சல்பைடு (CdS), இண்டியம் பாஸ்பைடு (InP) மற்றும் துத்தநாக சல்பைடு (ZnS) போன்ற பொருட்களால் செய்யப்பட்ட குறைக்கடத்தி மேற்பரப்பு-சந்தி டையோடுகள் ஆகும். முன்னோக்குச் சாய்வின் வழியே மின்னோட்டத்தைச் செலுத்துவதன் மூலம் இவை தூண்டப்பட்டு, சந்தித் தளப் பகுதியில் தூண்டப்பட்ட உமிழ்வை உருவாக்குகின்றன.

ஒளியால் இயக்கப்படும் குறைக்கடத்தி லேசர்கள்: பொதுவாக, N-வகை அல்லது P-வகை குறைக்கடத்தி ஒற்றைப் படிகங்கள் (GaAS, InAs, InSb போன்றவை) செயல்படும் பொருளாகப் பயன்படுத்தப்படுகின்றன, மேலும்லேசர்மற்ற லேசர்களால் உமிழப்படும் ஒளி, ஒளியியல் உந்தப்பட்ட கிளர்ச்சியாகப் பயன்படுத்தப்படுகிறது.

உயர் ஆற்றல் எலக்ட்ரான் கற்றையால் தூண்டப்படும் குறைக்கடத்தி லேசர்கள்: பொதுவாக, இவையும் N-வகை அல்லது P-வகை குறைக்கடத்தி ஒற்றைப் படிகங்களை (PbS, CdS, ZhO போன்றவை) செயல்படும் பொருளாகப் பயன்படுத்துகின்றன, மேலும் வெளிப்புறத்திலிருந்து ஒரு உயர் ஆற்றல் எலக்ட்ரான் கற்றையைச் செலுத்துவதன் மூலம் தூண்டப்படுகின்றன. குறைக்கடத்தி லேசர் சாதனங்களில், சிறந்த செயல்திறனையும் பரந்த பயன்பாட்டையும் கொண்டிருப்பது, இரட்டை பல்லினக் கட்டமைப்பைக் கொண்ட மின்சாரத்தால் செலுத்தப்படும் GaAs டையோடு லேசர் ஆகும்.

3. குறைக்கடத்தி லேசர்களின் முக்கிய வகைகள்

ஒரு குறைக்கடத்தி லேசரின் செயலுறு பகுதி என்பது ஃபோட்டான் உருவாக்கம் மற்றும் பெருக்கத்திற்கான மையப் பகுதியாகும், மேலும் அதன் தடிமன் சில மைக்ரோமீட்டர்கள் மட்டுமே ஆகும். ஃபோட்டான்களின் பக்கவாட்டுப் பரவலைக் கட்டுப்படுத்தவும் ஆற்றல் அடர்த்தியை அதிகரிக்கவும் உள் அலைவழி கட்டமைப்புகள் (ரிட்ஜ் அலைவழிகள் மற்றும் புதைக்கப்பட்ட ஹெட்டரோஜங்ஷன்கள் போன்றவை) பயன்படுத்தப்படுகின்றன. லேசர் ஒரு வெப்பத் தணிப்பான் வடிவமைப்பைக் கொண்டுள்ளது மற்றும் விரைவான வெப்பச் சிதறலுக்காக அதிக வெப்பக் கடத்துத்திறன் கொண்ட பொருட்களை (காப்பர்-டங்ஸ்டன் கலப்புலோகம் போன்றவை) தேர்ந்தெடுக்கிறது, இது அதிக வெப்பத்தால் ஏற்படும் அலைநீள விலகலைத் தடுக்கிறது. அவற்றின் கட்டமைப்பு மற்றும் பயன்பாட்டுச் சூழல்களின்படி, குறைக்கடத்தி லேசர்களைப் பின்வரும் நான்கு வகைகளாக வகைப்படுத்தலாம்:

எட்ஜ்-எமிட்டிங் லேசர் (EEL)

சிப்பின் பக்கவாட்டில் உள்ள பிளவுப் பரப்பிலிருந்து லேசர் வெளிப்பட்டு, ஒரு நீள்வட்டப் புள்ளியை உருவாக்குகிறது (சுமார் 30°×10° விலகல் கோணத்துடன்). வழக்கமான அலைநீளங்களில் 808 நானோமீட்டர் (பம்பிங்கிற்காக), 980 நானோமீட்டர் (தகவல் தொடர்பிற்காக), மற்றும் 1550 நானோமீட்டர் (ஃபைபர் தகவல் தொடர்பிற்காக) ஆகியவை அடங்கும். இது உயர் சக்தி தொழில்துறை வெட்டுதல், ஃபைபர் லேசர் பம்பிங் மூலங்கள், மற்றும் ஒளியியல் தகவல் தொடர்பு முதுகெலும்பு வலையமைப்புகளில் பரவலாகப் பயன்படுத்தப்படுகிறது.

2. செங்குத்து குழி மேற்பரப்பு உமிழும் லேசர் (VCSEL)

லேசர், சிப்பின் மேற்பரப்பிற்குச் செங்குத்தாக, வட்டமான மற்றும் சமச்சீரான கற்றையாக (விரிவுக் கோணம் <15°) உமிழப்படுகிறது. இது ஒரு பரவலாக்கப்பட்ட பிராக் பிரதிபலிப்பானை (DBR) ஒருங்கிணைக்கிறது, இதனால் வெளிப்புறப் பிரதிபலிப்பானின் தேவை நீக்கப்படுகிறது. இது முப்பரிமாண உணர்தல் (கைபேசி முக அங்கீகாரம் போன்றவை), குறுகிய தூர ஒளியியல் தொடர்பு (தரவு மையங்கள்) மற்றும் LiDAR ஆகியவற்றில் பரவலாகப் பயன்படுத்தப்படுகிறது.

3. குவாண்டம் கேஸ்கேட் லேசர் (QCL)

குவாண்டம் கிணறுகளுக்கு இடையில் நிகழும் எலக்ட்ரான்களின் அடுக்கு நிலைமாற்றத்தின் அடிப்படையில், பாப்புலேஷன் இன்வெர்ஷன் தேவையின்றி, அலைநீளமானது நடு-முதல்-தொலை அகச்சிவப்பு வரம்பை (3-30 μm) உள்ளடக்கியுள்ளது. ஃபோட்டான்கள் இன்டர்சப்பேண்ட் நிலைமாற்றங்கள் மூலம் உருவாக்கப்படுகின்றன, மேலும் அவை பொதுவாக வாயு உணர்தல் (CO₂ கண்டறிதல் போன்றவை), டெராஹெர்ட்ஸ் இமேஜிங் மற்றும் சுற்றுச்சூழல் கண்காணிப்பு போன்ற பயன்பாடுகளில் பயன்படுத்தப்படுகின்றன.

4. டியூனபிள் லேசர்

டியூனபிள் லேசரின் வெளிப்புற குழி வடிவமைப்பு (கிரேட்டிங்/பிரிசம்/MEMS மிரர்) ±50 nm அலைநீள சரிசெய்தல் வரம்பை அடைய முடியும், இது குறுகிய லைன்வித் (<100 kHz) மற்றும் உயர் பக்க-முறை நிராகரிப்பு விகிதத்தைக் (>50 dB) கொண்டுள்ளது. இது பொதுவாக அடர்த்தியான அலைநீளப் பிரிவு மல்டிபிளெக்சிங் (DWDM) தொடர்பு, நிறமாலை பகுப்பாய்வு மற்றும் உயிர்மருத்துவப் படமாக்கல் போன்ற பயன்பாடுகளில் பயன்படுத்தப்படுகிறது. குறைக்கடத்தி லேசர்கள், தகவல் தொடர்பு லேசர் சாதனங்கள், டிஜிட்டல் லேசர் சேமிப்பு சாதனங்கள், லேசர் செயலாக்க உபகரணங்கள், லேசர் குறியிடுதல் மற்றும் பேக்கேஜிங் உபகரணங்கள், லேசர் அச்சுக்கோர்ப்பு மற்றும் அச்சிடுதல், லேசர் மருத்துவ உபகரணங்கள், லேசர் தூரம் மற்றும் கோலிமேஷன் கண்டறியும் கருவிகள், பொழுதுபோக்கு மற்றும் கல்விக்கான லேசர் கருவிகள் மற்றும் உபகரணங்கள், லேசர் கூறுகள் மற்றும் பாகங்கள் போன்றவற்றில் பரவலாகப் பயன்படுத்தப்படுகின்றன. அவை லேசர் துறையின் முக்கிய கூறுகளாகும். அதன் பரந்த அளவிலான பயன்பாடுகள் காரணமாக, லேசர்களில் எண்ணற்ற பிராண்டுகளும் உற்பத்தியாளர்களும் உள்ளனர். தேர்வு செய்யும்போது, ​​அது குறிப்பிட்ட தேவைகள் மற்றும் பயன்பாட்டுத் துறைகளின் அடிப்படையில் அமைய வேண்டும். வெவ்வேறு உற்பத்தியாளர்கள் பல்வேறு துறைகளில் வெவ்வேறு பயன்பாடுகளைக் கொண்டுள்ளனர், மேலும் உற்பத்தியாளர்கள் மற்றும் லேசர்களின் தேர்வு திட்டத்தின் உண்மையான பயன்பாட்டுத் துறைக்கு ஏற்ப செய்யப்பட வேண்டும்.