معلمات الصمام الثنائي بالليزر والمبادئ والتطبيقات

مبدأ عمل الثنائيات الليزرية شبه الموصلة هو من الناحية النظرية نفس مبدأ عمل ليزر الغاز.
الصمام الثنائي الليزري هو في الأساس صمام ثنائي لأشباه الموصلات. وفقًا لما إذا كانت مادة الوصلة PN هي نفسها، يمكن تقسيم صمام ثنائي الليزر إلى وصلة متجانسة، وصلة غير متجانسة مفردة (SH)، وصلة مزدوجة غير متجانسة (DH) وثنائيات ليزر بئر الكم (QW). تتميز الثنائيات الليزرية لآبار الكم بمزايا التيار المنخفض وقدرة الخرج العالية، وهي حاليًا من المنتجات السائدة في السوق. بالمقارنة مع الليزر، تتميز الثنائيات الليزرية بمزايا الكفاءة العالية والحجم الصغير والعمر الطويل. ومع ذلك، فإن طاقة الخرج الخاصة بها صغيرة (أقل من 2 ميجاوات عمومًا)، وخطية سيئة، وأحادية اللون ليست جيدة جدًا، مما يحد من تطبيقها في أنظمة تلفزيون الكابل. محدود للغاية، ولا يمكنه إرسال إشارات تناظرية متعددة القنوات وعالية الأداء. في وحدة التوصيل لجهاز الاستقبال البصري ثنائي الاتجاه، تُستخدم صمامات ليزر البئر الكمومية عمومًا كمصادر للضوء لنقل الوصلة الصاعدة.

جوهر الليزر ديود
الصمام الثنائي الليزري هو في الأساس صمام ثنائي لأشباه الموصلات. وفقًا لما إذا كانت مادة الوصلة PN هي نفسها، يمكن تقسيم صمام ثنائي الليزر إلى وصلة متجانسة، وصلة غير متجانسة مفردة (SH)، وصلة مزدوجة غير متجانسة (DH) وثنائيات ليزر بئر الكم (QW). تتميز الثنائيات الليزرية لآبار الكم بمزايا التيار المنخفض وقدرة الخرج العالية، وهي حاليًا من المنتجات السائدة في السوق. بالمقارنة مع الليزر، تتميز الثنائيات الليزرية بمزايا الكفاءة العالية والحجم الصغير والعمر الطويل. ومع ذلك، فإن طاقة الخرج الخاصة بها صغيرة (أقل من 2 ميجاوات عمومًا)، وخطية سيئة، وأحادية اللون ليست جيدة جدًا، مما يحد من تطبيقها في أنظمة تلفزيون الكابل. محدود للغاية، ولا يمكنه إرسال إشارات تناظرية متعددة القنوات وعالية الأداء. في وحدة التوصيل لجهاز الاستقبال البصري ثنائي الاتجاه، تُستخدم صمامات ليزر البئر الكمومية عمومًا كمصادر للضوء لنقل الوصلة الصاعدة.

يظهر الهيكل الأساسي لصمام ثنائي ليزر أشباه الموصلات في الشكل. يشكل زوج من الطائرات المتوازية المتعامدة مع تقاطع PN تجويف رنين Fabry-Perot. يمكن أن تكون طائرات انقسام من بلورات أشباه الموصلات أو طائرات مصقولة. يكون الجانبان المتبقيان خشنين نسبياً للقضاء على تأثير الليزر في اتجاهات أخرى باستثناء الاتجاه الرئيسي.

في عملية معينة، يتم تشكيل تقاطع PN الخاص بصمام الليزر الثنائي بواسطة طبقتين من زرنيخيد الغاليوم المخدر. يحتوي على هيكلين مسطحين، أحدهما موازي للنهاية (سطح عاكس للغاية) والآخر عاكس جزئيًا. يرتبط الطول الموجي للضوء المنبعث تمامًا بطول المفصل. عندما تكون الوصلة PN منحازة للأمام بواسطة مصدر جهد خارجي، تتحرك الإلكترونات عبر الوصلة وتتحد مرة أخرى مثل الصمام الثنائي العادي. عندما تتحد الإلكترونات مع الثقوب، يتم إطلاق الفوتونات. تصطدم هذه الفوتونات بالذرات، مما يؤدي إلى إطلاق المزيد من الفوتونات. مع زيادة تيار الانحياز الأمامي، يدخل المزيد من الإلكترونات إلى منطقة النضوب ويتسبب في انبعاث المزيد من الفوتونات.

هناك نوعان من ثنائيات الليزر شائعة الاستخدام: ①PIN الثنائي الضوئي. عندما يستقبل طاقة بصرية ويولد تيارًا ضوئيًا، فإنه سيجلب ضوضاء كمومية. ②الديود الضوئي الانهيار الجليدي. إنه يوفر تضخيمًا داخليًا ويمكنه الإرسال لمسافة أبعد من الصمام الثنائي الضوئي PIN، ولكنه يحتوي على ضوضاء كمومية أكبر. من أجل الحصول على نسبة إشارة إلى ضوضاء جيدة، يجب توصيل مضخم صوت أولي منخفض الضوضاء ومكبر صوت رئيسي خلف جهاز الكشف الضوئي.

المعلمات شائعة الاستخدام لثنائيات ليزر أشباه الموصلات هي:
(1) الطول الموجي: أي الطول الموجي العامل لأنبوب الليزر. في الوقت الحالي، تشمل الأطوال الموجية لأنابيب الليزر التي يمكن استخدامها كمفاتيح كهروضوئية 635 نانومتر، 650 نانومتر، 670 نانومتر، 690 نانومتر، 780 نانومتر، 810 نانومتر، 860 نانومتر، 980 نانومتر، إلخ.

(2) تيار العتبة Ith: أي التيار الذي يبدأ عنده أنبوب الليزر في توليد تذبذب الليزر. بالنسبة لأنابيب الليزر العامة منخفضة الطاقة، تبلغ قيمتها حوالي عشرات المللي أمبير. يمكن أن يصل تيار العتبة لأنابيب الليزر ذات بنية البئر الكمومية المتعددة إلى 10 مللي أمبير. الأتى.

(3) تيار التشغيل Iop: أي تيار القيادة عندما يصل أنبوب الليزر إلى طاقة الخرج المقدرة. هذه القيمة مهمة لتصميم وتصحيح دائرة القيادة بالليزر.

(4) زاوية التباعد العمودي θ⊥: الزاوية التي يفتح عندها الشريط المضيء لصمام ثنائي الليزر في الاتجاه العمودي على تقاطع PN، بشكل عام حوالي 15 درجة ~ 40 درجة.

(5) زاوية التباعد الأفقي θ∥: الزاوية التي يفتح عندها النطاق المضيء لثنائي الليزر في الاتجاه الموازي لوصلة PN، بشكل عام حوالي 6 درجات ~10 درجات.

(6) مراقبة التيار Im: أي التيار المتدفق عبر أنبوب PIN عندما يكون أنبوب الليزر عند طاقة الخرج المقدرة.

في الحياة الواقعية، تُستخدم الثنائيات الليزرية على نطاق واسع في مجالات علوم المعلومات، مثل اتصالات الألياف الضوئية وتخزين الأقراص الضوئية والطباعة والنسخ والتجميل الطبي. بالنسبة لتطبيقات محددة، يجب دمج الاختيار مع المعلمات التقنية الرئيسية، بما في ذلك الطول الموجي، وطاقة الخرج، وتيار التشغيل، وجهد التشغيل، وما إلى ذلك. كما تستخدم صمامات الليزر الثنائية على نطاق واسع في الأجهزة الإلكترونية الضوئية منخفضة الطاقة مثل محركات الأقراص الضوئية على أجهزة الكمبيوتر والطباعة رؤوس في طابعات الليزر.

معلومات الاتصال:

إذا كان لديك أي أفكار، فلا تتردد في التحدث إلينا. بغض النظر عن مكان وجود عملائنا وما هي متطلباتنا، سنتبع هدفنا المتمثل في تزويد عملائنا بجودة عالية وأسعار منخفضة وأفضل خدمة.