|
К
T
пл
1510
, n=3.6. Плавный p-n-переход обычно создают путем диффузии
акцепторной примеси. Материал легирован донорной примесью.
У всех полупроводниковых лазеров очень высок коэффициент квантового
усиления, поэтому удается получить генерацию для миниатюрных образцов.
На молибденовую пластинку, покрытую золотом, помещается GaAs.
Резонатор образуется торцевыми гранями кристалла. Коэффициент отражения
таких плоскостей
%
35
)
1
(
)
1
(
2
2
n
n
R
, где n – коэффициент преломления GaAs. Этого
достаточно, чтобы возникла генерация. Боковые грани делают матовыми или скошенными
для того, чтобы не возникала генерация. Полупроводниковые лазеры могут работать как в
импульсном, так и в непрерывном движении. Ширина активной области мала,
эффективная ширина излучательной области 10мкм. Расходимость излучения
L
довольно
велика, поэтому для фокусировки излучения используют линзу.
Полупроводниковый лазер работает в двух режимах при токах выше и ниже
порогового. Если ток, протекающий через полупроводниковый лазер ниже порогового, то
p-n-переход работает как светодиод.
Рис. 17
Если ток ниже порогового, то излучение имеет широкий спектр, малую
интенсивность, оно ненаправленное и некогерентное. Если ток выше порогового, то
излучение обладает высокой направленностью, интенсивностью и когерентное.
Арсенидгаллиевый лазер работает в ИК-диапазоне и широко используется в
бытовой технике и электронных приборах. Для того чтобы перенести излучение в
видимую область создают гетероструктуры As-Ga-Al.
Существует оптическая накачка полупроводниковых лазеров. Полупроводник
облучается интенсивным светом с энергией фотонов, превышающей ширину запрещенной
зоны. При возбуждении оптической накачкой удается получить импульсную мощность до
200 кВт.
Существуют другие типы лазеров: возбуждение электронов пучком с энергией до 20
кэВ. В тонком приповерхностном слое электронный пучок создает большое число
электронно-дырочных пар. Образующиеся электроны собираются у края зоны
проводимости, а дырки – у потолка валентной зоны и затем происходит рекомбинация с
излучением.
Кроме полупроводниковых инжекционных лазеров, существует метод возбуждения
полупроводниковых лазеров электронным пучком, с энергией 20 кэВ.
Резонатор образуется торцевыми гранями. Существуют полупроводниковые лазеры
возбужденные оптической накачкой, газоразрядной лампой или другим лазером.
При возбуждении оптической накачкой удается получить импульсную мощность до
200 кВт.
Сверхбыстродействующие логические элементы на основе полупроводниковых
лазеров.
Полупроводниковые лазеры значительно уступают газовым по мощности,
расходимости и хромотичности. Однако полупроводниковые лазеры являются очень
миниатюрными и обладают очень большим быстродействием, поэтому на их основе
создаются логические элементы.
Рассмотрим два полупроводниковых лазера:
Лазеры составлены так, что излучение одного попадает в активную область Другова.
Если лазер 1 не работает, то на выходе лазера 2 наблюдается лазерное излучение. Если
лазер 1 возбуждается, то на его выходе появляется лазерное излучение, это излучение,
проходя через активную область лазера 2, усиливается, причем усиление происходит за
счет уменьшения населенности в активной области лазера 2. При этом интенсивная
населенность лазера 2 становится ниже порогового и лазер 2 гаснет. Таким образом,
появившийся сигнал на выходе лазера 1, приводит к исчезновению сигнала на выходе
лазера 2 и наоборот, т. е. осуществляется логическая операция «не». Обычно их
совмещают в один разрезной диод.
На основе разрезного диода создают оптический триггер.
Лазер 2 имеет, при неизменном токе, два неизменных состояния. Одно состояние
лежит ниже порога генерации и излучение линейно некогерентно, и в ненаправленном
состоянии. Во втором излучении когерентно и направленно.
Пусть работает лазер 2, излучение когерентно. В какой-то момент времени
поступает импульс на лазер 1, наступает генерация на 1, излучение проходит через лазер 2
и усиливается за счет уменьшения разности населенности в лазере 2. И переходит в другое
состояние, когда его излучение некогерентно и ненаправленно. Происходит переключение
из одного состояния в другое.
Такие элементы легко применяются в интегральной оптической схеме, на основе
которой можно создавать сложные системы.
Лазеры на растворах органических красителей
(жидкостные лазеры).
Основным
отличием
таких
лазеров
является
широкая
полоса
линии
люминесценции, что дает возможность перестройки частоты лазера. Основное состояние
молекулы органического красителя является синглет.
Основной синглет
0
Do'stlaringiz bilan baham: |
