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Diode laser à semi-conducteur



introduction

Sincethemid années 1980, thedevelopmentofsemiconductormanufacturingtechnologyanditscombinationwithlasertechnologyhasgivenbirthtosemiconductorlaserdiodes, whicharelasersourceswithbothsemiconductorandlasercharacteristics., Ithashigherpeakpowerandlowerenergyconsumption, anditsemissionpulsewidthisalsonarrow.Itdoesnotneedtemperatureandopticalcompensation.IthasobviousadvantagesovertraditionalemissionlightsourcesandhasbecomethedevelopmentofAlGaNinthemid-ultravioletband.Focusonthedirection.Becausetheultravioletradiationinthisbandhasthehighestexcitationefficiency, itsoutputefficiencyisalsorelativelyhigh.

Afin de rendre les sources de rayonnement ultraviolet plus pratiques, une direction du développement des diodes ultraviolettes semi-conductrices consiste à réduire considérablement le volume et la consommation d'énergie des lasers ultraviolets existants et de leurs alimentations, et l'autre direction consiste à développer des longueurs d'onde d'émission de 280 nm, des diodes électroluminescentes avec une consommation d'énergie inférieure à 10 m et des diodes laser avec une longueur d'onde d'émission de 340 nm et une consommation d'énergie inférieure à 25 mW.

Semiconductorlaserdiodeshavebeenwidelyusedinthenationaleconomyandaseriesofhigh-techfieldsduetotheirsmallsize, léger, lowprice, longlife, lowpowerconsumptionandfastfrequencytuning.However, theworkingwavelengthofthiskindoflaserhasastrongdependenceonitsworkingtemperatureandinjectioncurrent.Forexample, fornear-infraredsemiconductorlaserdiodes, thechangecausedbytheworkingtemperatureisabout013nm / K, andthechangecausedbytheinjectioncurrentisabout0103nm. / MA.Atthesametime, changesinoperatingtemperatureandinjectioncurrentwillalsocausetheinstabilityoftheoutputpowerofthesemiconductorlaserdiode.

Forsomehigh-techapplications, suchasthecoherentopticalfibercommunicationdevelopedinrecentyears, thefrequencystabilityofthesemiconductorlaserusedasthetransmittinglightsourceandthelocaloscillatorlightsourceforheterodynedetectionisveryhigh.Atthesametime, theoutputfrequencyisalsorequiredtobeadjustable.Foranotherexample, inthehighlyvaluedlasersubmarineexplorationandalargenumberoflaserspectroscopyandatomicandmolecularphysicsresearch, thefrequencyofsemiconductorlasersisrequiredtobeverystable.Therefore, theprecisecontroloftheinjectioncurrentandoperatingtemperatureofthesemiconductorlaserdiode, andonthisbasis, thetechnicalresearchoflockingandstabilizingtheoutputfrequencyofthelaserbecomesverynecessary.

Paramètres communs

  • Paramètres communs des diodes laser à semi-conducteurs

    • (1) Longueur d'onde : c'est-à-dire que la longueur d'onde de travail du tube laser, l'angle auquel la direction du courant peut être ouverte est généralement d'environ 15 ~ 40 . (5) Angle de divergence horizontale Θ∥ : l'angle auquel la bande lumineuse du laser est ouverte dans la direction parallèle à la jonction PN, généralement d'environ 6 ~ 10 .

  • Détectiondediodelaseràsemi-conducteur

    • (1) Resistancemeasurementmethod: diode removeLaser, la résistance useamultimetertomeasuretheforwardandreverse valueofR × × 1korR 10kfile.Normally, theforwardresistancevalueisbetween20-40kΩ, andthereverseresistancevalueis∞ (infini) .Ifthemeasuredforwardresistancevaluehasexceeded50kΩ, itindicatesthattheperformanceofthe diode laser hasbeendegraded.Ifthemeasuredforwardresistancevalueisgreaterthan90kΩ, itmeansthatthediodeisseverelyagingandcannolongerbeused (2): Currentmeasurementmethod. Useamultimetertomeasurethevoltagedropacrosstheloadresistanceinthelaserdiodedrivecircuit, andthenestimatethecurrentvalueflowingthroughthetubeaccordingtoOhm'slaw.Whenthecurrentexceeds 100 mA, si le potentiomètre de puissance du laser est réglé et que le courant ne change pas de manière significative, on peut estimer que la diode laser vieillit inexorablement.

  • Principe de la diode laser à semi-conducteur

    • Pour comprendre l' optoélectronique de type laser

      b> Theworkingprinciple, firstofall, abriefintroductiontotheworkingprincipleandcharacteristicsofthesemiconductorlaserdiode.ThebasicstructureofasemiconductorlaserdiodeisshowninFigure1.ApairofparallelplanesperpendiculartothePNjunctionformaFabry-Perotresonantcavity, whichcanbethecleavageplaneofthesemiconductor cristal .Itcanalsobeapolishedflatsurface.Theothertwosidesarerelativelyroughtoeliminatethelaseractionin autre directionsoutsidethemaindirection.Lightemissioninsemiconductorsusuallyresultsfromtherecombinationofcarriers.WhenaforwardvoltageisappliedtothePNjunctionofasemiconductor, itwillweakenthePNjunctionbarrier, obligeant les électrons tobeinjectedfromtheNregionthroughthePNjunctionintothePregion, andholesareinjectedfromthePregionthroughthePNjunctionintotheNregion.TheseunbalancedelectronsandholesinjectedintothevicinityofthePNjunctionwillrecombineandemitphotonswithawavelengthofΛ.Theformulaisasfollows: Λ = Hc / Eg (1) où: H —Constante de Planck;C—Vitesse de la lumière;Par exemple, la bande passante interdite des semi-conducteurs. Le phéno menonoflightemissionduetothespontaneousrecombinationofelectronsandholesiscalledspontaneousemission.Whenthephotongeneratedbyspontaneousradiationpassesthroughthesemiconductor, onceitpassesthevicinityoftheemittedelectron-holepair, itcanexcitethetwotorecombineandproducenewphotons.Thisphotoninducestheexcitedcarrierstorecombineandemitnewphotons.Thephenomenoniscalledstimulatedemission.Iftheinjectedcurrentislargeenough, thecarrierdistributionoppositetothethermalequilibriumstatewillbeformed, thatis, thepopulationinversion.Whenthecarriersintheactivelayerareinalargeamountofinversion, réflexion thephotonsgeneratedbyasmallamountofspontaneousradiationgenerateinducedradiationduetothereciprocating atbothendsoftheresonantcavity, resultinginfrequency-selectiveresonantpositivefeedback, orinotherwordsHaveagainforacertainfrequency.Whenthegainisgreaterthantheabsorptionloss, acoherentlightwithagoodspectralline-lasercanbeemittedfromthePNjunction.Thisisthesimpleprincipleofalaserdiode.
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