Diode laser – Công nghệ điốt laser

tóm tắt hoặc hướng dẫn về công nghệ diode laser chi tiết hoạt động, cấu trúc chip, vật liệu và hoạt động của diode laser

Công nghệ diode laser bán dẫn ngày nay đang được sử dụng rộng rãi trong nhiều lĩnh vực của ngành công nghiệp điện tử.

Công nghệ diode laser hiện đã được phát triển mạnh mẽ, với các diode laser cung cấp phương tiện phát triển ánh sáng laser hiệu quả về chi phí và đáng tin cậy.

Với việc điốt laze được cho vay để sử dụng trong nhiều lĩnh vực điện tử từ đĩa CD, DVD và các hình thức lưu trữ dữ liệu khác thông qua các liên kết viễn thông, công nghệ diode laze cung cấp một phương tiện rất thuận tiện để phát triển ánh sáng mạch lạc.

Tổng quan về diode laser

Điốt laser được sử dụng trong tất cả các lĩnh vực điện tử từ thiết bị trong nước, thông qua các ứng dụng thương mại đến môi trường công nghiệp băm. Trong tất cả các ứng dụng này, điốt laser có thể cung cấp một giải pháp hiệu quả về chi phí, đồng thời chắc chắn và đáng tin cậy cũng như cung cấp mức hiệu suất cao.

Công nghệ diode laser có một số ưu điểm:

• Khả năng cấp nguồn:   Điốt laser có thể cung cấp mức công suất từ ​​vài miliwatt cho đến vài trăm watt.
• Hiệu quả:   Mức hiệu suất của diode laser có thể vượt quá 30%, làm cho điốt laser trở thành một phương pháp đặc biệt hiệu quả để tạo ra ánh sáng kết hợp.
• Ánh sáng kết hợp:   Bản chất của tia laser là nó tạo ra ánh sáng kết hợp. Điều này có thể được tập trung vào một điểm hạn chế nhiễu xạ cho các ứng dụng lưu trữ quang mật độ cao.
• Kết cấu chắc chắn:   Điốt laser ở trạng thái rắn hoàn toàn và không yêu cầu các phần tử thủy tinh dễ vỡ hoặc quy trình thiết lập quan trọng. Do đó chúng có thể hoạt động trong những điều kiện khắc nghiệt.
• Nhỏ gọn:   Điốt laser có thể khá nhỏ cho phép công nghệ điốt laser cung cấp một giải pháp rất nhỏ gọn.
• Đa dạng bước sóng:   Sử dụng công nghệ mới nhất và nhiều loại vật liệu khác nhau, công nghệ diode laser có thể tạo ra ánh sáng trên một dải quang phổ rộng. Việc sử dụng ánh sáng xanh lam có bước sóng ngắn cho phép tập trung hình ảnh chặt chẽ hơn để lưu trữ mật độ cao hơn.
• Điều chế:   Điều chế một diode laser rất dễ dàng và điều này làm cho công nghệ diode laser trở nên lý tưởng cho nhiều ứng dụng truyền thông tốc độ dữ liệu cao. Điều chế được thực hiện bằng cách điều biến trực tiếp dòng truyền động tới diode laser. Điều này cho phép đạt được tần số lên đến vài GHz cho các ứng dụng như truyền thông dữ liệu tốc độ cao

Tên gọi laser xuất phát từ cụm từ Khuếch đại ánh sáng bằng Bức xạ Kích thích. Laser hoạt động nhờ một hiện tượng gọi là phát xạ kích thích lần đầu tiên được Albert Einstein công nhận trước năm 1920.

Mặc dù một số phương tiện bao gồm chất lỏng khí và chất rắn vô định hình có thể được sử dụng cho tia laser nhưng những phương tiện đầu tiên đã được thực hiện vào những năm 1960 bằng cách sử dụng hồng ngọc.

Một tia laser khí heli-neon ra đời vào năm 1961 nhưng mãi đến năm 1970, Hayashi mới chế tạo điốt laser bán dẫn để chạy ở nhiệt độ phòng.

Đây là bước cuối cùng trong công việc nghiên cứu do một số người và tổ chức thực hiện trong nhiều năm. Nó đã yêu cầu một nghiên cứu sâu về các đặc tính của gali Arsenide, vật liệu được sử dụng làm cơ sở cho nhiều điốt laser và nghiên cứu nhiều về các đặc tính của cấu trúc điốt.

Biểu tượng diode laser

ký hiệu điốt laze được sử dụng cho sơ đồ mạch thường giống với ký hiệu được sử dụng cho điốt phát quang. Biểu tượng mạch diode laser này sử dụng ký hiệu diode bán dẫn cơ bản với các mũi tên chỉ sự tạo ra và phát ra ánh sáng.

Khi được sử dụng trong một mạch điện, chúng thường được ký hiệu là một diode laser để phân biệt chúng với các dạng diode phát sáng khác.

Khái niệm cơ bản về diode laser

Có hai kiểu bảo trì của điốt laser bán dẫn. Chúng hoạt động theo những cách khá khác nhau, mặc dù nhiều khái niệm được sử dụng trong chúng rất giống nhau.

• Diode Laser Tiêm: Diode Laser   Injection, ILD, có nhiều điểm chung với các điốt phát sáng. Chúng được sản xuất bằng các quy trình rất giống nhau. Sự khác biệt chính là điốt laze được sản xuất có một kênh hẹp dài với các đầu phản xạ. Điều này hoạt động như một ống dẫn sóng cho ánh sáng.Khi hoạt động, dòng điện chạy qua điểm nối PN và ánh sáng được tạo ra bằng cách sử dụng cùng một quá trình tạo ra ánh sáng trong một diode phát sáng. Tuy nhiên ánh sáng bị giới hạn trong ống dẫn sóng được hình thành trong chính diode. Ở đây ánh sáng được phản xạ và sau đó được khuếch đại trước khi thoát ra ngoài qua một đầu của diode laser.

Diode laser hiện nay đã được thiết kế tốt và được sử dụng trong nhiều ứng dụng khác nhau. Mặc dù gần như không rẻ như nhiều dạng diode khác, nhưng diode laser vẫn được sản xuất với số lượng lớn và giá thành tương đối thấp, bằng chứng là diode laser thậm chí còn được sử dụng trong bút chì ánh sáng dùng để minh họa các bài thuyết trình trình chiếu trên máy chiếu. Ở đầu kia của thị trường, điốt laze được sử dụng trong các hệ thống thông tin liên lạc quang học đã được chứng minh với tốc độ dữ liệu vượt quá 20 Gbit / giây. Với mức hiệu suất trong khu vực này, chúng đang được sử dụng ngày càng nhiều trong nhiều ứng dụng truyền thông