Báo cáo Laser Diodes
1. 1. Giới thiệu sơ lược laser Giới thiệu sơ lược laser 2. 2. Nguyên lý laser Nguyên lý laser 1. 1. Bức xạ ánh sáng kết hợp Bức xạ ánh sáng kết hợp 2. 2. Bức xạ ánh sáng do tái hợp trong bán dẫn Bức xạ ánh sáng do tái hợp trong bán dẫn 3. 3. Cấu tạo Cấu tạo 1. 1. Yêu cầu chung Yêu cầu chung 2. 2. Cấu trúc dị thể kép Cấu trúc dị thể kép 3. 3. Phương án cấu trúc Phương án cấu trúc 4. 4. Chỉ tiêu và thông số kỹ thuật Chỉ tiêu và thông số kỹ thuật 1. 1. Đặc tuyến bức xạ Đặc tuyến bức xạ 2. 2. Phổ bức xạ Phổ bức xạ 3. 3. Điều biến Điều biến 1. 1. Đặc điểm điều biến Đặc điểm điều biến 2. 2. Điều biến tĩnh Điều biến tĩnh 3. 3. Điều biến động Điều biến động 4. 4. Ảnh hưởng của nhiệt độ Ảnh hưởng của nhiệt độ 5. 5. Sử dụng và bảo dưỡng Sử dụng và bảo dưỡng 6. 6. Ứng dụng Ứng dụng 1.Sơ lược về Laser 1.Sơ lược về Laser Mô phỏng theo Maser ( Mô phỏng theo Maser ( Charles H. Townes Charles H. Townes và sinh viên và sinh viên tốt nghiệp J.P. Gordon và H.J. Zeiger vào năm tốt nghiệp J.P. Gordon và H.J. Zeiger vào năm 1953 1953 ) ) nhưng không tạo ra tia sóng một cách liên tục nhưng không tạo ra tia sóng một cách liên tục Robert N. Hall Robert N. Hall phát triển laser bán dẫn đầu tiên, hay phát triển laser bán dẫn đầu tiên, hay laser diode, năm laser diode, năm 1962 1962 , xây dựng trên hệ thống vật liệu , xây dựng trên hệ thống vật liệu gali gali - - aseni aseni và tạo ra tia có bước sóng 850 nanômét, gần và tạo ra tia có bước sóng 850 nanômét, gần vùng quang phổ vùng quang phổ tia tia hồng hồng ngoại ngoại Năm Năm 1970 1970 , , Zhores Zhores Ivanovich Ivanovich Alferov Alferov của Liên Xô và của Liên Xô và Hayashi và Panish của Hayashi và Panish của Phòng Phòng thí thí nghiệm nghiệm Bell Bell đã độc lập đã độc lập phát triển laser diode hoạt động liên tục ở nhiệt độ trong phát triển laser diode hoạt động liên tục ở nhiệt độ trong phòng, sử dụng cấu trúc đa kết nối. phòng, sử dụng cấu trúc đa kết nối. Laser Diodes Laser Diodes Operation Current ~ 60mA Operation Current ~ 60mA Typical Threshold current ~30mA Typical Threshold current ~30mA Typical Operating Voltage ~ 2.7V Typical Operating Voltage ~ 2.7V Power Output ~5mW Power Output ~5mW 2.Nguyên lý laser 2.Nguyên lý laser 2.1.Bức xạ ánh sáng kết hợp 2.1.Bức xạ ánh sáng kết hợp 2.2.Bức xạ ánh sáng do tái hợp trong bán dẫn 2.2.Bức xạ ánh sáng do tái hợp trong bán dẫn 2.1.Bức xạ ánh sáng kết hợp 2.1.Bức xạ ánh sáng kết hợp Yêu cầu cơ bản cho các loại laser : Yêu cầu cơ bản cho các loại laser : Vật liệu chế tạo phải có khả năng bức xạ ánh Vật liệu chế tạo phải có khả năng bức xạ ánh sáng sáng Có trạng thái kích thích ổn định Có trạng thái kích thích ổn định Năng lượng kích thích đạt hiệu suất cao (NL Năng lượng kích thích đạt hiệu suất cao (NL bổ xung nhỏ) bổ xung nhỏ) Độ ổn định và tuổi thọ cao Độ ổn định và tuổi thọ cao Tổn hao quang của vật liệu nhỏ Tổn hao quang của vật liệu nhỏ 2.2.Bức xạ ánh sáng do tái hợp 2.2.Bức xạ ánh sáng do tái hợp trong bán dẫn trong bán dẫn 3.Cấu tạo 3.Cấu tạo 3.1.Yêu cầu chung 3.1.Yêu cầu chung 3.2.Cấu trúc dị thể kép 3.2.Cấu trúc dị thể kép 3.3.Phương án cấu trúc 3.3.Phương án cấu trúc Yêu cầu chung Yêu cầu chung Thỏa mãi đặc tính của luồng bức xạ quang Thỏa mãi đặc tính của luồng bức xạ quang Có bộ cộng hưởng quang Có bộ cộng hưởng quang dòng cung cấp lớn dòng cung cấp lớn hơn dòng ngưỡng nên bức xạ ánh sáng hơn dòng ngưỡng nên bức xạ ánh sáng Khả năng tạp trung các phần tử và photo lớn để Khả năng tạp trung các phần tử và photo lớn để giảm dòng ngưỡng và dòng cung cấp,do đó giảm dòng ngưỡng và dòng cung cấp,do đó giảm tổn hao. giảm tổn hao. Cấu trúc laser diode Cấu trúc laser diode Vật liệu cho lớp P là GaPs,N là AlGaAs có hệ số dãn nở Vật liệu cho lớp P là GaPs,N là AlGaAs có hệ số dãn nở như nhau.Muốn bức xạ thì cần phân cực thuận cho nó như nhau.Muốn bức xạ thì cần phân cực thuận cho nó Lớp P-AlGaAs có độ dải cấm lớn,tạo ra một ngưỡng Lớp P-AlGaAs có độ dải cấm lớn,tạo ra một ngưỡng điện thế để chặn không cho e điện thế để chặn không cho e - - di chuyển về phía cực P di chuyển về phía cực P mà nằm lại miền hoạt tính mà nằm lại miền hoạt tính Lớp n-AlGaAs cũng tạo ra điện thế để không cho các lỗ Lớp n-AlGaAs cũng tạo ra điện thế để không cho các lỗ trống sang vùng N,chỉ tập tring trong miền hoạt tính lớp trống sang vùng N,chỉ tập tring trong miền hoạt tính lớp P-GaAs P-GaAs Laser diode bức xạ ánh sáng kết hợp từ bên cạnh của Laser diode bức xạ ánh sáng kết hợp từ bên cạnh của lớp hoạt tính P-GaAs lớp hoạt tính P-GaAs Chiết suất của lớp P-GaAs lớn hơn 2 lớp AlGaAs Chiết suất của lớp P-GaAs lớn hơn 2 lớp AlGaAs ánh ánh sáng không bị tán xạ sang 2 bên sáng không bị tán xạ sang 2 bên [...]... Độ an toàn của laser được xếp từ I đến IV Với độ I, tia laser tương đối an toàn Với độ IV, thậm chí chùm tia phân kỳ có thể làm hỏng mắt hay bỏng da Các sản phẩm laser cho đồ dân dụng như máy chơi CD và bút laser Cần có chế độ tản nhiệt cho các thiết bị laser diode 6.Ứng dụng Laser diode bức xạ laser có bước sóng 532 nm, bước sóng này được hấp thụ rất mạnh bởi hemoglobin Theo đó, laser này thực... sóng 532nm, Diode laser bức xạ ánh sáng trong vùng hồng ngọai gần, trong các lựa chọn bao gồm: 808, 938 hay 978 nm Những bước sóng này hấp thụ bời cả hemoglobin, melanin và nước Tuy nhiên, bởi sự hấp thụ tương đối thấp, chúng xuyên sâu hơn vào trong mô Trong Da liễu, diode laser có thể cũng được sử dụng cho các chỉ định điều trị các bệnh về mạch máu Có nhiều ứng dụng của diode laser trong các tiểu... Ảnh hưởng của nhiệt độ đến tuổi thọ Ảnh hưởng của nhiệt độ đến chiều dài sóng 5.Sử dụng và bảo dưỡng Laser với cường độ thấp, chỉ là vài miliwatt, cũng có thể nguy hiểm với mắt người Tại bước sóng mà giác mạc mắt và thủy tinh thể có thể tập trung tốt, nhờ tính đồng nhất và sự định hướng cao của laser, một công suất năng lượng lớn có thể tập trung vào một điểm cực nhỏ trên võng mắt Kết quả là một... thuộc vào năng lượng hay mật độ công suất được sử dụng Với kỹ thuật quang sợi tiếp xúc (fiber-contac technique), mô có thể bị cắt Bên cạnh đó, diode laser rất thích hợp cho quang đông mạch máu trong điều trị dãn mạch (varicose veins) Trong nha khoa, diode laser được dùng cho các phẫu thuật mô mềm hay tẩy trắng răng (Tooth bleaching) . da. Các sản phẩm laser cho đồ dân dụng như máy chơi CD và bút phẩm laser cho đồ dân dụng như máy chơi CD và bút laser laser Cần có chế độ tản nhiệt cho các thiết bị laser diode Cần có. liên tục Robert N. Hall Robert N. Hall phát triển laser bán dẫn đầu tiên, hay phát triển laser bán dẫn đầu tiên, hay laser diode, năm laser diode, năm 1962 1962 , xây dựng trên hệ thống. trong phòng, sử dụng cấu trúc đa kết nối. phòng, sử dụng cấu trúc đa kết nối. Laser Diodes Laser Diodes Operation Current ~ 60mA Operation Current ~ 60mA Typical Threshold current ~30mA Typical