Лазерный диод: зажечь и не сжечь
Радиолюбители довольно часто стараются с какой-то ступенью удачливости применять в собственных системах полупроводниковые лазерные излучатели заметного и ИК диапазона. Лазерный светодиод на вид представляется достаточно элементарным полупроводниковым устройством.
Ему не надо ни больших усилий, ни больших токов. Он изначально очень похож на светодиод: проглядел через него поток — обрел на выходе распространение. Все-таки, в применении полупроводниковых лазеров скрывается несколько подводных камней.
И пренебрежение которых проводит в первую очередь к понижению их долговечности, к оперативной деградации выходной производительности и качества пучка, а не нечасто и к моментальному выходу из строя задолго до первого подключения. Конструкция лазерного светодиода напоминает стандартный светодиод, и в сути им и считается.
Парная гетероструктура, гетероструктура с фотонными ямами и фотонными точками — все эти виды светоизлучающих полупроводниковых строений используются и в сегодняшних высокоэффективных светодиодах.
Цели у этих строений в светодиоде и лазере различаются: в 1-м необходимо с помощью рекомбинации получить распространение само, в третьем — обратную населенность, превращающую проводник в серьезную среду, увеличивающую свет. Все-таки, принимают решение они одинаково.
Первые полупроводниковые лазеры, сделанные в 1962 году американцами Робертом Холлом и Ником Холоньяком и русскими экспертами Анатолием Басовым, Олегом Крохиным и Юрием Поповым, были выполнены на базе стандартного pn-перехода на арсениде галлия, источающего свет в близкой инфракрасной области, и на арсениде-фосфиде галлия — заметный ярко-красный свет.
Из-за не высокой действенности такие лазеры работали только при страшной насыщенности тока, в пульсирующем режиме и при замораживании до низкотемпературных температур, что не только лишь выручало микролит от расплавления, но также и увеличивало результативность переустройства энергии тока в энергию взволнованных состояний и растягивало время их жизни, что способствовало приобретение обратной заселенности.
А чтобы преобразовать светодиод в луч, не хватает самой малости. Имя ей — зрительный мембрана. Pазмеры серьезной зоны на базе полупроводникового кристалла очень малы и интегрировать его в классический зрительный мембрана из зеркал и линз было бы сложно, еще труднее — выверить данную зрительную модель.
Все-таки, первый laser diode был основан почти сразу же после изобретения светодиода, и помогло в данном необходимое качество кристаллов арсенида галлия — идеальная спайность. Этим определением называют дееспособность определенных кристаллов без проблем болеть по синхронным плоскостям, сходящимся с некоторыми кристаллографическими гранями.
Если микролит идеален, имеет невысокую насыщенность дислокаций и лишен блокового, мозаичного здания, эти сколы абсолютно плоски, атомно гладки и совершенно параллельны друг дружке. А в силу большого уровня преломления эти грани прекрасно отображают свет.
Эти 2 синхронных скола, поперечные плоскости серьезной зоны светодиода, и формируют мембрана. Зрительные характеристики двойной гетероструктуры, считающейся на самом деле волноводом, содействуют понижению утрат света в резонаторе.
В сегодняшних лазерных светодиодах волновод создают в кристалле злостно, вводя особые слои с отличным признаком преломления сравнительно серьезного пласта. В обычном лазерном светодиоде длина серьезной зоны, в которой происходит генерация света, находится в субмикронной области.
А ее длина может составлять от штук миллиметр в слабых одномодовых лазерах, до 250-1000 мкм в многомодовых излучателях с выходной производительностью, достигающей десятка ватт. И на выходе из кристалла, на зеркале резонатора, насыщенность производительности достигает ужасающих значений.
При такой облученности без проблем улетучивается и преобразуется в плазму сталь, а грань кристалла выносит ее только в мощь собственного оптимального достоинства, из-за которого световая энергия преимущественно проходит через плоскость, не поглощаясь и не оплетая ее.