Lazer texnikasi

1-rasm. Metallardagi elektronlar energiya sathlari keltirilgan (a) metallardagi va (b) dielektrikdagi diagrammalari
Yarimo`tkazgich moddalarida energetik sohalar diagrammasi 1-rasmda ko`rsatilganidek bo`ladi. Faqat taqiqlangan sohani kengligi dielektriklarnikiga nisbatan kamroq bo`lib, qiymati bir elektron volt atrofida bo`ladi. Yarimo`tkazgichli kristallar asosida tuzilgan qattiq jismli lazerlar yarimo`tkazgichli lazerlar deyiladi. Bu lazerlarda ruhsat etilgan energetik sohalardagi nurlanishli kvant o`tishlardan foydalaniladi. Yarimo`tkazgichli faol muhitda katta optik kuchaytirish ko`rsatkichiga ( ) erishish mumkin. Bu lazerlarda rezonator uzunligi 50 mkm-1mm oralig’ida bo`ladi.
Yarimo`tkazgichli lazerlar (YAL) nihoyatda kichikligi bilan birga inertsizligi ( ), FIK yuqoriligi (30 %), spektral tarkibini sozlab o`zgartirish mumkinligi, faol muhit sifatida ishlatiluvchi moddalar ko`pligi, nurlanish to`lqin uzunligi l=0.3-30 mkm bo`lishi bilan birga boshqa lazerlardan ajralib turadilar. Yarimo`tkazgichli lazerlarda faol zarrachalar erkin elektronlar va kovaklar bo`lib, ular faol muhitda injeksiyalanishi, diffuziyalanishi va dreyflanishi mumkin bo`lgan erkin zaryad tashuvchilar hisoblanadilar. Yarimo`tkazgichli lazerlarda asosiy damlash usuli n-p o`tish yoki geteroo`tish orqali injeksiya bo`lib, elektr energiyasini to`g’ridan-to`g’ri aniq kogerent nurlanish energiyasiga aylantiradi. Bu injeksion lazer deyiladi.
Damlashning elektr teshib o`tish usuli (strimer lazer), elektron bilan bombardimon qilish usuli (elektron damlashli YAL), optik damlash usullari mavjud. N.G. Basov va uning xodimlari xavola etilgan optik damlashli yarimo`tkazgichli lazerlar n - p o`tishda GaAs kristallida birinchi marta R. Xoll, M.I. Neyten (AQSH) tomonidan, elektron damlashli yarimo`tkazgichli lazerlar esa Basov va uning xodimlari tomonidan yaratildi.
Yarim o`tkazgichlardagi nomuvozanat holatlar. Sohalar orasidagi o`tishlarda nurlanish rekombinatsiyasi. Ideal yarim o`tkazgichda absolyot nol temperaturadan yuqori temperaturada tokni (yoki o`tkazuvchanlikni) hosil bo`lishida o`tkazuvchanlik sohasida elektronlarni hosil bo`lishida issiqlik harakati asosiy rol o`ynaydi yoki musbat absolyut temperaturada sohalar orasida issiqlik muvozanati hosil bo`lishi hisobiga o`tkazuvchanlik sohasida elektronlar hosil bo`ladi. Issiqlik muvozanati holatida bo`lgan yarim o`tkazgichlar lazer uchun yaroqsiz hisoblanadi. Lazerlarda qo’llanilishi uchun yarim o`tkazgichdagi zaryad tashuvchilar nomuvozanat holatida bo`lishi kerak. Yarim o`tkazgichlarni bu holatga har xil yo`llar bilan o`tkazish mumkin. Lazerlarda foydalaniladigan yarim o`tkazgichlarda bu maqsadda uch xil usuldan foydalaniladi:
1) yarim o`tkazgichlar katta chastotadagi tashqi nurlanish bilan yoritiladi (optik uyg’otish usuli) optik damlash yordamida ya’ni quvvatli kogerent yoki nokogerent nurlada yarim o`tkazgichli atomlarni yorug’lik kvantlari bilan;