Laser Bán Dẫn Phun Dòng Tải Điện Qua Lớp Tiếp Xúc p n Laser Bán Dẫn Phun Dòng Tải Điện Qua Lớp Tiếp Xúc p n TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA TP HCM KHOA KHOA HỌC ỨNG DỤNG Nội Dung 1) Giới thiệu 2) Nguyên lý h[.]
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA TP.HCM KHOA KHOA HỌC ỨNG DỤNG Laser Bán Dẫn Phun Dòng Tải Điện Qua Lớp Tiếp Xúc p-n Nội Dung 1) Giới thiệu 2) Nguyên lý hoạt động laser bán dẫn loại phun dòng tải điện qua lớp chuyển tiếp p-n 3) Độ đơn sắc 4) Hệ số khuếch đại 5) Độ định hướng 6) Đặc tính nhược điểm Laser bán dẫn loại phun dòng tải điện qua lớp tiếp xúc p-n Medical Diode Laser Laser lớp tiếp xúc p-n Giới thiệu • Năm 1962 nhóm nhà vật lý Liên xô Basov N.G Mỹ Hall lãnh đạo chế tạo thành công Laser bán dẫn giới Ðó Laser bán dẫn từ GaAs • Laser bán dẫn chế tạo vào năm 1962 , dựa nguyên tắc phun dòng tải điện qua lớp tiếp xúp p-n trạng thái suy biến ( pha tạp mạnh) • GaAs tinh thể màu xám , dịn , nóng chảy với nhiệt độ 1510 K , chiết suất 3.6 có xác xuất tái hợp xạ lớn • Phương pháp chế tạo lớp tiếp xúc p-n GaAs thường dùng GaAs loại n tức pha tạp chất donor hợp kim Te, Se nồng độ 1024 /m3 cho tạp chất acceptor Zn, Cd khuếch tán vào để nhận lớp mỏng bề mặt có tạp chất acceptor đến 1023 /m3 • Nguyên Lý Hoạt Động Của Laser Bán Dẫn loại phun dòng tải điện qua lớp p-n Nguyên Lý Hoạt Động Của Laser Bán Dẫn loại phun dòng tải điện qua lớp p-n Nguyên Lý Hoạt Động Của Laser Bán Dẫn loại phun dòng tải điện qua lớp p-n Eg /h < f < (EFc – EFv)/h Độ Đơn Sắc Mỗi loại Laser phun có dịng điện ngưỡng riêng Khi dịng nhỏ dịng điện ngưỡng phổ xạ rộng Khi dòng lớn dòng điện ngưỡng, cường độ xạ tăng đột biến, đồng thời vạch phổ thu hẹp lại Dòng Ngưỡng Gn : hệ số mát Gn GaAs cỡ 2.103 /m Chuyển tiếp dị thể Chuyển tiếp dị thể giao diện bán dẫn tinh thể đơn chất có lượng vùng cấm khác ghép lại Thông qua giam hãm xạ hạt tải , làm tăng công suất ánh sáng lối giảm đáng kể dòng điện qua thiết bị Dòng điện ngưỡng cần thiết giảm khoảng 100 lần Cấu trúc hình sọc Nhằm tạo hãm quang học mặt phẳng nằm ngang Dải sọc tao cách tạo miển điện trở cao bên nhờ kỹ thuật bắn phá proton tạo lớp cách điện oxit Laser giếng lượng tử Lớp hoạt chất kích thước nm Chuyển động hạt tải điện vng góc với lớp hoạt chất thiết bị thu hẹp dẫn đến lượng tử hóa động thành mức lượng rời rạc hạt tải chuyển động theo hướng Hiệu ứng tương tự toán học lượng tử giếng chiểu biết thiết bị gọi laser giếng lượng tử Laser đa giếng lượng tử MQW Các lớp phân cách miền hoạt chất gọi lớp hàng rào Dòng ngưỡng thấp , độ rộng vạch hẹp , tốc độ điều biến cao , lệch tần thấp , phụ thuộc nhiệt độ Laser giếng lượng tử dựa Gallium Nitride 390nm đến 450nm Vùng hoạt chất phát laser bao gồm nhiều giếng lượng tử Đó tập hợp loạt giếng lượng tử độ dày 3-4nm với cách hàng rào GaN kèm Hệ số khuếch Đại • Hệ số khuếch đại Laser bán dẫn lớn , đặc biệt nhiệt độ thấp • Lớn Laser rắn khí đến hàng nghìn lần • Dễ dàng thỏa mãn điều kiện phát mẫu bán dẫn bé • Hệ số khuếch đại giảm nhiệt độ tăng Độ Định Hướng Sơ đồ định hướng xạ laser phun dòng qua lớp tiếp xúc p-n Tính chất định hướng chùm laser chủ yếu nhiễu xạ Những tính chất đặt biệt Laser bán dẫn p-n loại phun Là loại Laser có kích thước nhỏ loại Laser, chiều dài từ 0,2 - 0,5 mm, chiều ngang 0,1 - 0,2 mm, cao 0,1 - 0,2 mm Hai gương hệ cộng hưởng hai bề mặt tinh thể bán dẫn có độ phản xạ 30% Là loại Laser làm việc hai chế độ xung liên tục nên có ý nghĩa lớn thực tế Hệ số hữu ích Laser loại cao, theo lý thuyết đạt đến 100%, thực tế 50-70% Những tính chất đặt biệt Laser bán dẫn p-n loại phun Là loại Laser thay đổi cơng suất phát liên tục từ giá trị nhỏ đến giá trị cực đại mà đạt Là loại Laser tiến hành điều biến điều biến đa tần số Là loại Laser dễ dàng nối với sợi quang học mạch điện tử - Có giá thành thấp loại Laser Nhược điểm Tính kết hợp chùm Laser yếu so với Laser rắn Laser khí Chùm tia có độ mở tương đối rộng (300 – 400) - Ðộ đơn sắc khơng cao Laser rắn khí The End ... Động Của Laser Bán Dẫn loại phun dòng tải điện qua lớp p-n Nguyên Lý Hoạt Động Của Laser Bán Dẫn loại phun dòng tải điện qua lớp p-n Nguyên Lý Hoạt Động Của Laser Bán Dẫn loại phun dòng tải điện. .. lý hoạt động laser bán dẫn loại phun dòng tải điện qua lớp chuyển tiếp p-n 3) Độ đơn sắc 4) Hệ số khuếch đại 5) Độ định hướng 6) Đặc tính nhược điểm Laser bán dẫn loại phun dòng tải điện qua lớp... Medical Diode Laser Laser lớp tiếp xúc p-n Giới thiệu • Năm 1962 nhóm nhà vật lý Liên xơ Basov N.G Mỹ Hall lãnh đạo chế tạo thành công Laser bán dẫn giới Ðó Laser bán dẫn từ GaAs • Laser bán dẫn chế