Odborné znalosti

Druhy polovodičových laserových diod

2021-03-19
Lasery jsou klasifikovány podle své struktury: FP, DFB, DBR, QW, VCSEL FP: Fabry-Perot, DFB: distribuovaná zpětná vazba, DBR: distribuovaný Braggův reflektor, QW: kvantová studna, VCSEL: laser odražený od povrchu vertikální dutiny.
(1) Laserová dioda typu Fabry-Perot (FP) se skládá z epitaxně narostlé aktivní vrstvy a omezující vrstvy na obou stranách aktivní vrstvy a rezonanční dutina se skládá ze dvou štěpných rovin krystalu a aktivní vrstvy může být typu N, může být také typu P. Vzhledem k existenci heteropřechodové bariéry v důsledku rozdílu zakázaného pásu nemohou být elektrony a díry vstřikované do aktivní vrstvy difundovány a uzavřeny v tenké aktivní vrstvě, takže i malý proud protéká, je snadné si uvědomit. aktivní vrstva s úzkým pásmem má větší index lomu než zadržovací vrstva a světlo je koncentrováno v oblasti s vysokou úrokovou mírou, takže je také omezeno na aktivní vrstvu. Když elektrický-F tvořící obrácenou bifurkaci v aktivní vrstvě přechází z vodivého pásu do valenčního pásu (nebo úrovně nečistot), fotony jsou kombinovány s otvory, aby emitovaly fotony, a fotony se tvoří v dutině se dvěma štěpeními. letadla. Šíření vratného odrazu je kontinuálně zvyšováno pro dosažení optického zisku. Když je optický zisk větší než ztráta rezonanční dutiny, laser je emitován směrem ven. Laser je v podstatě stimulovaný-emitující optický rezonanční zesilovač.
(2) Laserová dioda s distribuovanou zpětnou vazbou (DFB) Hlavní rozdíl mezi ní a laserovou diodou typu FP spočívá v tom, že nemá soustředěný odraz dutinového zrcadla a její reflexní mechanismus zajišťuje Braggova mřížka na vlnovodu aktivní oblasti. spokojeno Otvor Braggova principu rozptylu. Je dovoleno odrážet se tam a zpět v médiu a laser se objeví, když médium dosáhne inverze populace a zisk dosáhne prahové podmínky. Tento druh reflexního mechanismu je jemným zpětnovazebním mechanismem, proto se nazývá laserová dioda s distribuovanou zpětnou vazbou. Díky frekvenčně selektivní funkci Braggovy mřížky má velmi dobrou monochromatičnost a směrovost; navíc, protože nevyužívá krystalovou štěpnou rovinu jako zrcadlo, je snadnější jej integrovat.
(3) Distribuovaná Braggova (DBR) reflektorová laserová dioda Rozdíl mezi ní a DFB laserovou diodou je v tom, že její periodický příkop není na aktivním povrchu vlnovodu, ale na pasivním vlnovodu na obou stranách vlnovodu aktivní vrstvy, tento pre- Pasivní periodický vlnovod funguje jako Braggovo zrcadlo. Ve spektru spontánní emise mohou poskytnout účinnou zpětnou vazbu pouze světelné vlny v blízkosti Braggovy frekvence. Vzhledem k charakteristikám zisku aktivního vlnovodu a Braggovu odrazu pasivního periodického vlnovodu může podmínku oscilace splnit pouze světelná vlna v blízkosti Braggovy frekvence, a tím emitovat laser.
(4) Laserové diody Quantum Well (QW) Když se tloušťka aktivní vrstvy zmenší na De Broglieho vlnovou délku (λ 50 nm) nebo ve srovnání s Bohrovým poloměrem (1 až 50 nm), jsou vlastnosti polovodiče základní. Změny, struktura energetického pásu polovodiče, vlastnosti mobility nosiče budou mít nový efekt - kvantový efekt, odpovídající potenciálová jáma se stane kvantovou jámou. LD se supermřížkou a strukturou kvantové studny nazýváme LD kvantové studny. Mít jamku s nosným potenciálem LD se nazývá LD s jednou kvantovou jamou (SQW) a kvantová jamka LD s n jamkami s nosným potenciálem a bariérou (n+1) se nazývá LD s vícenásobným nabíjením (MQW). Kvantová laserová dioda má strukturu, ve které je tloušťka aktivní vrstvy (d) obecné laserové diody s dvojitým heteropřechodem (DH) desítky nanometrů nebo méně. Kvantové laserové diody mají výhody nízkého prahového proudu, provozu při vysoké teplotě, úzké šířky spektrální čáry a vysoké modulační rychlosti.
(5) Vertikální dutinový povrch emitující laser (VCSEL) Jeho aktivní oblast se nachází mezi dvěma zadržovacími vrstvami a tvoří konfiguraci dvojité heteropřechody (DH). Aby se omezil injekční proud v aktivní oblasti, je implantační proud zcela omezen v kruhové aktivní oblasti pomocí skrytých výrobních technik. Délka jeho dutiny je pohřbena v podélné délce struktury DH, obecně 5 ~ 10μ m, a dvě zrcadla jeho dutiny již nejsou rovinou štěpení krystalu a jeho jedno zrcadlo je nastaveno na stranu P (klávesa Druhé strana zrcadla je umístěna na straně N (strana substrátu nebo strana výstupu světla) Má výhody vysoké světelné účinnosti, extrémně nízké pracovní entalpie, vysoké teplotní stability a dlouhé životnosti.