Semiconductor ማደንዘዣንም: መሣሪያ አይነቶች, የክወና መርህ, መጠቀም

Semiconductor ማደንዘዣንም አነሳስቷቸዋል መፍሰስ በ የኦፕቲካል እንጥልጥሎች በአካባቢው ነጻ ክፍያ አጓጓዦች ከፍተኛ ማጎሪያ ላይ ኳንተም የኃይል ደረጃዎች መካከል ያለውን የሽግግር ወቅት የተፈጠረ ነው በውስጧ የተመሠረተ semiconductor ንቁ መካከለኛ, quantum ማመንጫዎች ናቸው.

Semiconductor በጨረር: የስራ መመሪያ

በተለምዶ, የኤሌክትሮማግኔቲክ አብዛኞቹ ወደ valency ደረጃ ላይ ትገኛለች. የ የኃይል ባንድ ክፍተት, አንድ semiconductor በማይበልጥ አቀራረብ ፎቶን ኃይል ወቅት, የኤሌክትሮማግኔቲክ excitation ሁኔታ ወደ ይመጣል, እና በታችኛው ጠርዝ ላይ ከማተኮር, ነጻ ዞን ውስጥ የሚንቀሳቀሱ, ከተከለከለው ዞን ሰብሮ. በተመሳሳይ, ቀዳዳ የራሱ የላይኛው ድንበር መውጫ ወደ valence ደረጃ ተቋቋመ. በነጻ ዞን ውስጥ የኤሌክትሮማግኔቲክ ፎቶኖች መልክ ውስጥ ስብር ዞን ሃይል ጋር እኩል ኃይል, radiating, ቀዳዳዎች ጋር recombine. የፍጡራን በቂ የኃይል ደረጃ ጋር ፎቶኖች ሊበለጽግ የሚችለው. የቁጥር መግለጫ በ Fermi ስርጭት ተግባር ጋር ይዛመዳል.

መሣሪያ

የ semiconductor የሌዘር መሣሪያ ነው የሌዘር diode ወደ conductive semiconductor ያ- እና n-አይነት ጋር ግንኙነት ነጥብ - በአካባቢው ገጽ-n-ሽግግር ውስጥ የኃይል የኤሌክትሮማግኔቲክ እና ቀዳዳዎች ማከፋፈያዎች. ከዚህም በላይ ያለውን ምሰሶ ስለ ዞኖች ውስጥ ሽግግሮች ላይ የተመሠረቱ ናቸው ብርሃን ሆነ ኳንተም ጋጋታ ማደንዘዣንም, ስለ ፎቶኖች መካከል ለመምጥ እየገነባው ነው ይህም ውስጥ የጨረር ሃይል ግብዓት ጋር semiconductor ማደንዘዣንም አሉ.

መዋቅር

እንደሚከተለው የተለመደ ንጥረ, semiconductor ማደንዘዣንም እና ሌሎች optoelectronic መሣሪያዎች ላይ ተጠቅሟል:

• ጋልየም;
• ጋልየም phosphide;
• ጋልየም nitride;
• indium phosphide;
• indium ጋልየም;
• ጋልየም አልሙኒየም arsenide;
• ጋልየም-indium-ጋልየም nitride;
• phosphide, ጋልየም-indium.

የሞገድ

እነዚህ ንጥረ - ቀጥታ-ክፍተት ሴሚኮንዳክተሮች. Indirect- (ሲሊከን) በቂ ኃይል እና ውጤታማነት ጋር ብርሃን ያሰማሉ አይደለም. ያለው የሞገድ ርዝመት ያለውን ጨረር ወደ diode የሌዘር መካከል ያለውን የተለየ ግቢ ውስጥ ባንድ ክፍተት ብትቀርብ ወደ ፎቶን ኃይል ያለውን ኃይል ላይ የተመካ ነው. የ 3- እና 4-አካል semiconductor ውህዶች የኃይል ባንድ ክፍተት አንድ ሰፊ ክልል ላይ በቀጣይነት የተለያየ ሊሆን ይችላል. AlGaAs ጊዜ = አል የአልሙኒየም ይዘት (x ውስጥ መጨመር) ያለውን የኃይል ባንድ ክፍተት ውስጥ መጨመር ውጤት ያለው እየጨመረ, ለምሳሌ, እንደ ጋ _{1-x x.}

በጣም የተለመደው semiconductor ማደንዘዣንም ጽንፍ ወደ አቅራቢያ ኢንፍራሬድ ክፍል ውስጥ እንዲሠራ ቢሆንም, አንዳንድ ቀይ (ጋልየም indium phosphide), ሰማያዊ ወይም ሐምራዊ (ጋልየም nitride) ቀለሞችን ያሰማሉ. አማካኝ ኢንፍራሬድ semiconductor የሌዘር (አመራር selenide) እና ኳንተም አደራርብ ማደንዘዣንም.

ኦርጋኒክ ሴሚኮንዳክተሮች

ከላይ ምግብነት ውህዶች ጥቅም እና የኦርጋኒክ ይችላል በተጨማሪ. ተገቢ ቴክኖሎጂ ልማት ሥር አሁንም ነው, ነገር ግን በውስጡ ልማት ጉልህ ማደንዘዣንም ምርት ወጪ ለመቀነስ ቃል ገብቷል. እስካሁን ድረስ ብቻ የጨረር ሃይል ግብዓት ከፍተኛ-አፈፃፀም የኤሌክትሪክ ፓምፕ ገና ደርሰዋል አልተደረገም ጋር የኦርጋኒክ ማደንዘዣንም አደረብኝ.

ዝርያዎች

የተለያዩ መለኪያዎች እና የማመልከቻ ዋጋ ጋር semiconductor ማደንዘዣንም የሆነ የብዙ ቁጥር ነው.

አነስተኛ የሌዘር ዳዮዶች የማን ኃይል ክልሎች መቶ ከጥቂት እስከ አምስት መቶ milliwatts ወደ ከፍተኛ-ጥራት ሜካኒካዊ ጨረር ምሰሶ ያፈራሉ. የ የሌዘር diode ቺፕ ትንሽ ቦታ የተወሰነ ከጨረር ጀምሮ አንድ waveguide ሆኖ የሚያገለግል አንድ ቀጭን አራት ማዕዘን ሳህን ነው. ክሪስታል አንድ ትልቅ አካባቢ አንድ pn-ሽግግር ለመፍጠር ሁለቱም ወገኖች ጋር doped. Perot interferometer - አንፀባራቂ ጫፎች አንድ Fabry አንድ የጨረር resonator መፍጠር. አቅልጠው በኩል ሲያልፍ ፎቶን የፍጡራን ጨረር እንዲጨምር ያደርጋል ምክንያት, እንዲሁም ትውልድ ይጀምራል. እነዚህ የሌዘር ጠቋሚ, CD- እና ዲቪዲ-ተጫዋቾች, እንዲሁም የፋይበር ኦፕቲክ ውስጥ ጥቅም ላይ ይውላሉ.

ዝቅተኛ ኃይል ማደንዘዣንም እና ክስተቶችን አመሳስለው ይችላል አጭር በጥራጥሬ ለማመንጨት ውጫዊ ጎድጓዳ ጋር ጠንካራ ማደንዘዣንም.

በ ጥቅም መካከለኛ ተጨማሪ በሌዘር-resonator ስብጥር ረገድ ትልቅ ሚና ይጫወታል ይህም የሌዘር diode የተጠቃለለ ውጫዊ ጎድጓዳ ጋር semiconductor ማደንዘዣንም. እየተለወጠ የሞገድ ችሎታ እና ጠባብ መፍሰስ ባንድ አላቸው.

መርፌ ማደንዘዣንም በርካታ ዋትስ አንድ ዝቅተኛ ጥራት በሞገድ ኃይል ማመንጨት ይችላል, ሰፊ ባንድ ውስጥ ጨረር semiconductor ክልል ናቸው. ይህ ድርብ heterojunction የሚሠራው ያ- እና n-ንብርብር መካከል የተዘጋጁ አንድ ቀጭን ንቁ ሽፋን, ያቀፈ ነው. በ ላተራል አቅጣጫ ብርሃን ያሳለፈውን ያለው ዘዴ ከፍተኛ በሞገድ ellipticity እና ስፍራዎችና ደፍ ሞገድ ያስከትላል ይህም የጠፋ ነው.

ዋት ሺዎች mediocre ጥራት ኃይል ምሰሶ የማምረት ብቃት ዳዮዶች, ብሮድባንድ, አንድ ድርድር ባካተተ ኃይለኛ diode ድርድሮች,.

ዳዮዶች መካከል ኃይለኛ ሁለት ልኬት ድርድሮች ዋት ሺዎች የሚቆጠሩ የሆነ ኃይል ማመንጨት ይችላል.

የገጸ-አመንጪ ማደንዘዣንም (VCSEL) የወጭቱን, perpendicular በርካታ milliwatts ውስጥ ብርሃን ውፅዓት በሞገድ ጥራት አመንጪ. የ resonator መስተዋት ከጨረር የወለል dynes ውስጥ ንብርብሮች መልክ ከኮሎምቢያ በተለያዩ ጋር ማዕበል ውስጥ ተግባራዊ ላይ refractive የይዘቶቹ. በአንድ ቺፕ ላይ የጅምላ ምርት አጋጣሚ የሚከፍተውን መቶ በርካታ ማደንዘዣንም, ሊሆን ይችላል.

ሐ VECSEL የጨረር ሃይል ግብዓት እና ሁነታ መቆለፍ ላይ በርካታ ዋት ጥሩ ጥራት ያለው ኃይል ምሰሶ ማመንጨት የሚችል ውጫዊ resonator ማደንዘዣንም.

(ወደ interband በተቃራኒ ውስጥ) ባንዶች ውስጥ ሽግግሮች ላይ የተመሰረተ የሥራ semiconductor የሌዘር ኳንተም አደራርብ አይነት. እነዚህ መሣሪያዎች አንዳንድ ጊዜ terahertz ክልል ውስጥ, ኢንፍራሬድ የመጡና መሃል ክልል ውስጥ ያሰማሉ. እነዚህ ጋዝ analyzers እንደ ለምሳሌ ያህል, ጥቅም ላይ ይውላሉ.

Semiconductor ማደንዘዣንም: ማመልከቻው እና ዋና ዋና ገጽታዎች

በከፍተኛ በኤሌክትሪክ መጠነኛ voltages ላይ ማከፋፈያዎች ጋር ከፍተኛ-ኃይል diode ማደንዘዣንም የኃይል አቅርቦት በከፍተኛ ደረጃ ውጤታማ ዘዴ ሆነው ጥቅም ላይ ይውላሉ ጠንካራ ሁኔታ ማደንዘዣንም.

Semiconductor ማደንዘዣንም ጽንፍ መካከል የሚታይ, አቅራቢያ ኢንፍራሬድ እና መካከለኛ ኢንፍራሬድ ክፍል ያካተተ frequencies ትልቅ ክልል ውስጥ ሊሠራ ይችላል. የተፈጠረ መሣሪያዎች ደግሞ izducheniya ድግግሞሽ ለመቀየር.

ሌዘር ዳዮዶች በፍጥነት ለመቀየር እና የፋይበር ኦፕቲክ የመገናኛ መስመሮች ማስተላለፊያዎች ላይ ጥቅም ላይ ያለውን የኦፕቲካል ኃይል modulate ይችላሉ.

እነዚህ ባህርያት semiconductor ማደንዘዣንም በቴክኖሎጂ maser በጣም አስፈላጊ አይነት ናቸው አድርገዋል. እነዚህ ጥቅም ላይ ይውላሉ:

• አንድ ባለቀስተ ዳሳሾች, pyrometers, የጨረር altimeter, rangefinders, ከሰማይም, holography;
• ፋይበር ኦፕቲካል ትራንስሚሽን ስርዓቶች እና ውሂብ ማከማቻ, ወጥ የመገናኛ ስርዓቶች ውስጥ;
• የሌዘር አታሚዎችን, የቪዲዮ ፕሮጀክተሮች, ዘዴውን, ባር ኮድ ስካነር, ምስል ስካነር, ሲዲ-ተጫዋቾች (ዲቪዲ, ሲዲ, የብሉ ሬይ);
• የደህንነት ስርዓት, ኳንተም መሰውር, አውቶማቲክ, ጠቋሚዎች ላይ;
• የጨረር ልክና spectroscopy ውስጥ;
• ቀዶ ውስጥ, የጥርስ, ኮስመቶሎጂ, ቴራፒ;
• ውሃ የማንጻት, ቁሳዊ አያያዝ, ጠንካራ ሁኔታ ማደንዘዣንም መካከል ጣቢያና, የኢንዱስትሪ ድርደራ ውስጥ ኬሚካላዊ, የኢንዱስትሪ ማሽን, መለኰስ ሥርዓቶች እና የአየር መከላከያ ስርዓት መቆጣጠር.

የልብ ትርታ ውፅዓት

አብዛኞቹ semiconductor የሌዘር አንድ ቀጣይነት በሞገድ ይፈጥራል. ምክንያት conduction ደረጃ ውስጥ የኤሌክትሮማግኔቲክ ያለውን አጭር የመኖሪያ ጊዜ ወደ አንድ ጥ-መብራት በጥራጥሬ ለማመንጨት በጣም ተስማሚ አይደሉም: ነገር ግን የስራ ዘይቤን በመጠቀም ቀጣይነት ሁነታ ጉልህ ኳንተም ጄኔሬተር ኃይል ሊጨምር ይችላል. በተጨማሪም, semiconductor ማደንዘዣንም ultrashort በሚለካበት ሁነታ-ተቆልፎ ወይም ትርፍ መቀያየርን ትውልድ ስራ ላይ ሊውል ይችላል. አማካኝ ኃይል አጫጭር በጥራጥሬ, አብዛኛውን ጊዜ ውፅዓት ደብዛዛ gigahertz መካከል በአስር ውስጥ ድግግሞሽ ጋር picosecond በጥራጥሬ የሚለካው ይህም VECSEL-optically ማከፋፈያዎች ማደንዘዣንም, በስተቀር ጥቂት milliwatts ብቻ.

ድምፅን እና ማረጋጊያ

semiconductor ማደንዘዣንም መካከል conduction ባንድ ላይ አጭር የመኖሪያ በኤሌክትሮን ያለው ጥቅም 10 GHz አልፏል VCSEL-ማደንዘዣንም ያላቸው ከፍተኛ ድግግሞሽ modulate ችሎታ ነው. እሱም የጨረር ውሂብ ማስተላለፍ, spectroscopy, በጨረር ማረጋጋት ውስጥ ጥቅም ላይ ውሏል.