tiểu luận về laser diode

Từ phát minh ra lý ừ phát minh ra lý thuy t b c x kích thích c a Einstein năm 1917, đ n quan sát đếch đại trong Laser: ức xạ kích thích của Einstein năm 1917, đến quan sát được ạo của La

M C L C ỤC LỤC ỤC LỤC

I,Gi i thi u chung v Laser:ới thiệu chung về Laser: ệu chung về Laser: ề Laser: 1

II,C u t o c a Laser Diode:ấu tạo của Laser Diode: ạo của Laser Diode: ủa Laser Diode: 1

2.1 C u t o chung c a Laser :ấu tạo của Laser Diode: ạo của Laser Diode: ủa Laser Diode: 1

2.2 C u t o c a Laser diodeấu tạo của Laser Diode: ạo của Laser Diode: ủa Laser Diode: 2

2.3 Khoang c ng hộng hưởng Fabry-Perot: ưởng Fabry-Perot:ng Fabry-Perot: 3

III,Nguyên lý ho t đ ng c a Laser Diode :ạo của Laser Diode: ộng hưởng Fabry-Perot: ủa Laser Diode: 4

3.1.Nguyên lý h p th , phát x t phát, phát x kích thích ánh sáng :ấu tạo của Laser Diode: ụ, phát xạ tự phát, phát xạ kích thích ánh sáng : ạo của Laser Diode: ự phát, phát xạ kích thích ánh sáng : ạo của Laser Diode: 4

a, Nguyên lý h p th :ấu tạo của Laser Diode: ụ, phát xạ tự phát, phát xạ kích thích ánh sáng : 4

b,Nguyên lý phát x t phát :ạo của Laser Diode: ự phát, phát xạ kích thích ánh sáng : 4

c,Nguyên lý phát x kích thích:ạo của Laser Diode: 5

3.2.Môi trường đảo lộn mật độ:ng đ o l n m t đ :ảo lộn mật độ: ộng hưởng Fabry-Perot: ật độ: ộng hưởng Fabry-Perot: 6

3.3 Khu ch đ i trong Laser:ếch đại trong Laser: ạo của Laser Diode: 7

3.4 Ch n l c t n s sóng:ọn lọc tần số sóng: ọn lọc tần số sóng: ần số sóng: ố sóng: 8

K T LU NẾT LUẬN ẬN 10

I,Gi i thi u chung v Laser: ới thiệu chung về Laser: ệu chung về Laser: ề Laser:

Laser ( Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation)

nghĩa là khu ch đ i ếch đại trong Laser: ạo của Laser Diode: ánh sáng b ng ằng phát x kích thíchạo của Laser Diode: là m t trong nh ng ộng hưởng Fabry-Perot: ững phát minh khoa h c quan tr ng nh t c a th k XX T phát minh ra lý ọn lọc tần số sóng: ọn lọc tần số sóng: ấu tạo của Laser Diode: ủa Laser Diode: ếch đại trong Laser: ỷ XX Từ phát minh ra lý ừ phát minh ra lý thuy t b c x kích thích c a Einstein năm 1917, đ n quan sát đếch đại trong Laser: ức xạ kích thích của Einstein năm 1917, đến quan sát được ạo của Laser Diode: ủa Laser Diode: ếch đại trong Laser: ược c

bawnhf th c nhi m b c x kích thích c a Fabricant, giáo s c a trự phát, phát xạ kích thích ánh sáng : ệu chung về Laser: ức xạ kích thích của Einstein năm 1917, đến quan sát được ạo của Laser Diode: ủa Laser Diode: ư ủa Laser Diode: ường đảo lộn mật độ:ng

Đ i h c năng lạo của Laser Diode: ọn lọc tần số sóng: ược ng Moskva năm 1940, đã là c s đ Townes,nhà v t lý ơ sở để Townes,nhà vật lý ởng Fabry-Perot: ể Townes,nhà vật lý ật độ:

h c ngọn lọc tần số sóng: ường đảo lộn mật độ:i Mỹ phát minh ra máy khu ch đ i sóng đi n t b ng b c x ếch đại trong Laser: ạo của Laser Diode: ệu chung về Laser: ừ phát minh ra lý ằng ức xạ kích thích của Einstein năm 1917, đến quan sát được ạo của Laser Diode:

tiên trên th gi i và 4 tháng sau t c tháng 6 năm 1960,Javan đã ch t o raếch đại trong Laser: ới thiệu chung về Laser: ức xạ kích thích của Einstein năm 1917, đến quan sát được ếch đại trong Laser: ạo của Laser Diode: Laser khí He Ne T đó b t đ u phát tri n nh ng nghiên c u và ng d ng ừ phát minh ra lý ắt đầu phát triển những nghiên cứu và ứng dụng ần số sóng: ể Townes,nhà vật lý ững ức xạ kích thích của Einstein năm 1917, đến quan sát được ức xạ kích thích của Einstein năm 1917, đến quan sát được ụ, phát xạ tự phát, phát xạ kích thích ánh sáng : Laser Sau đó đã b t đ u xu t hi n thêm nhi u lo i Laser khác nhau.Tùy ắt đầu phát triển những nghiên cứu và ứng dụng ần số sóng: ấu tạo của Laser Diode: ệu chung về Laser: ề Laser: ạo của Laser Diode: vào môi trường đảo lộn mật độ:ng ho t ch t mà laser đạo của Laser Diode: ấu tạo của Laser Diode: ược c chia làm các lo i :ạo của Laser Diode:

+Laser ch t l ngấu tạo của Laser Diode: ỏng

+Laser ch t khíấu tạo của Laser Diode:

+Laser ch t r nấu tạo của Laser Diode: ắt đầu phát triển những nghiên cứu và ứng dụng

Đ n nay Laser đã đếch đại trong Laser: ược ức xạ kích thích của Einstein năm 1917, đến quan sát được c ng d ng r ng rãi trong h u h t các ngành ụ, phát xạ tự phát, phát xạ kích thích ánh sáng : ộng hưởng Fabry-Perot: ần số sóng: ếch đại trong Laser: khoa h c, đ i s ng và công ngh Trong đó ng d ng quan tr ng nh t ọn lọc tần số sóng: ờng đảo lộn mật độ: ố sóng: ệu chung về Laser: ức xạ kích thích của Einstein năm 1917, đến quan sát được ụ, phát xạ tự phát, phát xạ kích thích ánh sáng : ọn lọc tần số sóng: ấu tạo của Laser Diode:

ph i k đ n là trong thông tin quang Laser tr thành ngu n phát quang ảo lộn mật độ: ếch đại trong Laser: ếch đại trong Laser: ởng Fabry-Perot: ồn phát quang quan tr ng nh t c a thông tin quangọn lọc tần số sóng: ấu tạo của Laser Diode: ủa Laser Diode:

II,C u t o c a Laser Diode: ấu tạo của Laser Diode: ạo của Laser Diode: ủa Laser Diode:

2.1 C u t o chung c a Laser : ấu tạo của Laser Diode: ạo của Laser Diode: ủa Laser Diode:

Nguyên lý c u t o chung c a m t máy laser g m có: khoang c ng hấu tạo của Laser Diode: ạo của Laser Diode: ủa Laser Diode: ộng hưởng Fabry-Perot: ồn phát quang ộng hưởng Fabry-Perot: ưởng Fabry-Perot:ng

ch a ho t ch t laser, ngu n nuôi và h th ng d n quang Trong đó ức xạ kích thích của Einstein năm 1917, đến quan sát được ạo của Laser Diode: ấu tạo của Laser Diode: ồn phát quang ệu chung về Laser: ố sóng: ẫn

khoang c ng hộng hưởng Fabry-Perot: ưởng Fabry-Perot:ng v i ho t ch t laser là b ph n ch y u.ới thiệu chung về Laser: ạo của Laser Diode: ấu tạo của Laser Diode: ộng hưởng Fabry-Perot: ật độ: ủa Laser Diode: ếch đại trong Laser:

Dòng phân cực thuận

Bề mặt nhám

Vùng lớp phủ Vùng hoạt tính Vùng lớp phủ

Ánh sáng phát ra

Ánh sáng phát ra

Hình 2.1 : C u t o chung c a Laser ấu tạo của Laser Diode: ạo của Laser Diode: ủa Laser Diode:

Hình 2.1 là c u t o chung c a Laser, bao g m :ấu tạo của Laser Diode: ạo của Laser Diode: ủa Laser Diode: ồn phát quang

(1).Khoang c ng hộng hưởng Fabry-Perot: ưởng Fabry-Perot:ng

(2).Ngu n nuôiồn phát quang

(3).Gươ sở để Townes,nhà vật lý ng ph n x toàn ph nảo lộn mật độ: ạo của Laser Diode: ần số sóng:

(4).Gươ sở để Townes,nhà vật lý ng bán mạo của Laser Diode:

(5).Tia Laser

2.2 C u t o c a Laser diode ấu tạo của Laser Diode: ạo của Laser Diode: ủa Laser Diode:

Hình 2.2 C u t o c a Laser diode ấu tạo của Laser Diode: ạo của Laser Diode: ủa Laser Diode:

Laser diode là lo i Laser đạo của Laser Diode: ược ức xạ kích thích của Einstein năm 1917, đến quan sát được c ng d ng r ng rãi nh t trong công ngh ụ, phát xạ tự phát, phát xạ kích thích ánh sáng : ộng hưởng Fabry-Perot: ấu tạo của Laser Diode: ệu chung về Laser: thông tin quang

Laser diode có c u t o bao g m nhi u l p bán d n không đ ng nh t đ ấu tạo của Laser Diode: ạo của Laser Diode: ồn phát quang ề Laser: ới thiệu chung về Laser: ẫn ồn phát quang ấu tạo của Laser Diode: ể Townes,nhà vật lý

t o thành c u trúc d th kép và đạo của Laser Diode: ấu tạo của Laser Diode: ị thể kép và được cấu tạo dưới dạng khoang cộng ể Townes,nhà vật lý ược ấu tạo của Laser Diode: ạo của Laser Diode:c c u t o dưới thiệu chung về Laser: ạo của Laser Diode:i d ng khoang c ng ộng hưởng Fabry-Perot:

hưởng Fabry-Perot:ng Fabry-Perot

Khoang c ng hộng hưởng Fabry-Perot: ưởng Fabry-Perot:ng là m t hình h p ch nh t sáu m t có kh năng giam ộng hưởng Fabry-Perot: ộng hưởng Fabry-Perot: ững ật độ: ặt có khả năng giam ảo lộn mật độ: hãm photon và các h t t i đi n Khoang c ng hạo của Laser Diode: ảo lộn mật độ: ệu chung về Laser: ộng hưởng Fabry-Perot: ưởng Fabry-Perot:ng có kích thưới thiệu chung về Laser: ấu tạo của Laser Diode:c r t

nh , dài t 250 đ n 500ỏng ừ phát minh ra lý ếch đại trong Laser: μm, r ng t 5 đ n 15ộng hưởng Fabry-Perot: ừ phát minh ra lý ếch đại trong Laser: μm và dày t 0.1 đ n ừ phát minh ra lý ếch đại trong Laser:

0.2μm.( Theo Tài li u thông tin quang nâng cao - TS.Hoàng Văn Võ) ệu thông tin quang nâng cao - TS.Hoàng Văn Võ)

2.3 Khoang c ng h ộng hưởng Fabry-Perot: ưởng Fabry-Perot: ng Fabry-Perot:

Khoang c ng hộng hưởng Fabry-Perot: ưởng Fabry-Perot:ng ch a ho t ch t laser, đó là m t ch t đ c bi t ức xạ kích thích của Einstein năm 1917, đến quan sát được ạo của Laser Diode: ấu tạo của Laser Diode: ộng hưởng Fabry-Perot: ấu tạo của Laser Diode: ặt có khả năng giam ệu chung về Laser:

có kh năng khuy ch đ i ánh sáng b ng phát x kích thích đ t o ra laser.ảo lộn mật độ: ếch đại trong Laser: ạo của Laser Diode: ằng ạo của Laser Diode: ể Townes,nhà vật lý ạo của Laser Diode: Khi 1 photon t i va ch m vào ho t ch t này thì kéo theo đó là 1 photon ới thiệu chung về Laser: ạo của Laser Diode: ạo của Laser Diode: ấu tạo của Laser Diode: khác b t ra bay theo cùng hật độ: ưới thiệu chung về Laser:ng v i photon t i M t khác khoang công ới thiệu chung về Laser: ới thiệu chung về Laser: ặt có khả năng giam

hưởng Fabry-Perot:ng có 2 m t ch n hai đ u, m t m t ph n x toàn ph n các photon ặt có khả năng giam ắt đầu phát triển những nghiên cứu và ứng dụng ởng Fabry-Perot: ần số sóng: ộng hưởng Fabry-Perot: ặt có khả năng giam ảo lộn mật độ: ạo của Laser Diode: ần số sóng: khi bay t i, m t kia cho m t ph n photon qua m t ph n ph n x l i làm ới thiệu chung về Laser: ặt có khả năng giam ộng hưởng Fabry-Perot: ần số sóng: ộng hưởng Fabry-Perot: ần số sóng: ảo lộn mật độ: ạo của Laser Diode: ạo của Laser Diode: cho các h t photon va ch m liên t c vào ho t ch t laser nhi u l n t o ạo của Laser Diode: ạo của Laser Diode: ụ, phát xạ tự phát, phát xạ kích thích ánh sáng : ạo của Laser Diode: ấu tạo của Laser Diode: ề Laser: ần số sóng: ạo của Laser Diode:

m t đ photon l n Vì th cật độ: ộng hưởng Fabry-Perot: ới thiệu chung về Laser: ếch đại trong Laser: ường đảo lộn mật độ:ng đ chùm laser động hưởng Fabry-Perot: ược c khu ch đ i lên ếch đại trong Laser: ạo của Laser Diode: nhi u l n Tính ch t c a laser ph thu c vào ho t ch t đó, do đó ngề Laser: ần số sóng: ấu tạo của Laser Diode: ủa Laser Diode: ụ, phát xạ tự phát, phát xạ kích thích ánh sáng : ộng hưởng Fabry-Perot: ạo của Laser Diode: ấu tạo của Laser Diode: ường đảo lộn mật độ:i ta căn c vào ho t ch t đ phân lo i laser.ức xạ kích thích của Einstein năm 1917, đến quan sát được ạo của Laser Diode: ấu tạo của Laser Diode: ể Townes,nhà vật lý ạo của Laser Diode:

Trong đó khoang c ng hộng hưởng Fabry-Perot: ưởng Fabry-Perot:ng Fabry-Perot có các m t ph n x là các ặt có khả năng giam ảo lộn mật độ: ạo của Laser Diode:

gươ sở để Townes,nhà vật lý ng ph ng.ẳng

Đ sóng ánh sáng ch y theo phể Townes,nhà vật lý ạo của Laser Diode: ươ sở để Townes,nhà vật lý ng d c c a khoang c ng họn lọc tần số sóng: ủa Laser Diode: ộng hưởng Fabry-Perot: ưởng Fabry-Perot:ng thì ph i ảo lộn mật độ:

th a mãn đi u ki n :ỏng ề Laser: ệu chung về Laser:

L=q λ0

2 n

Trong đó :

L: Chi u dài c a khoang c ng hề Laser: ủa Laser Diode: ộng hưởng Fabry-Perot: ưởng Fabry-Perot:ng

n: Chi t su t c a vùng tích c cếch đại trong Laser: ấu tạo của Laser Diode: ủa Laser Diode: ự phát, phát xạ kích thích ánh sáng :

λ0: Bưới thiệu chung về Laser:c sóng c a sóng ánh sáng ng t n s c ng hủa Laser Diode: ức xạ kích thích của Einstein năm 1917, đến quan sát được ần số sóng: ố sóng: ộng hưởng Fabry-Perot: ưởng Fabry-Perot:ng

q: H s sóng (q là m t s nguyên)ệu chung về Laser: ố sóng: ộng hưởng Fabry-Perot: ố sóng:

Khoang c ng hộng hưởng Fabry-Perot: ưởng Fabry-Perot:ng có hai ch c năng là:ức xạ kích thích của Einstein năm 1917, đến quan sát được

+Th c hi n h i ti p dự phát, phát xạ kích thích ánh sáng : ệu chung về Laser: ồn phát quang ếch đại trong Laser: ươ sở để Townes,nhà vật lý ng: ch c năng này giúp cho chúng ta thu ức xạ kích thích của Einstein năm 1917, đến quan sát được

được c dòng b c x có năng lức xạ kích thích của Einstein năm 1917, đến quan sát được ạo của Laser Diode: ược ng l n.ới thiệu chung về Laser:

+T o ra b c x đ nh hạo của Laser Diode: ức xạ kích thích của Einstein năm 1917, đến quan sát được ạo của Laser Diode: ị thể kép và được cấu tạo dưới dạng khoang cộng ưới thiệu chung về Laser:ng,đ n s c,k t h p ơ sở để Townes,nhà vật lý ắt đầu phát triển những nghiên cứu và ứng dụng ếch đại trong Laser: ợc

III,Nguyên lý ho t đ ng c a Laser Diode : ạo của Laser Diode: ộng hưởng Fabry-Perot: ủa Laser Diode:

3.1.Nguyên lý h p th , phát x t phát, phát x kích thích ánh sáng : ấu tạo của Laser Diode: ụ, phát xạ tự phát, phát xạ kích thích ánh sáng : ạo của Laser Diode: ự phát, phát xạ kích thích ánh sáng : ạo của Laser Diode:

a, Nguyên lý h p th : ấu tạo của Laser Diode: ụ, phát xạ tự phát, phát xạ kích thích ánh sáng :

Quá trình h p th là quá trình mà nguyên t chuy n t tr ng thái ấu tạo của Laser Diode: ụ, phát xạ tự phát, phát xạ kích thích ánh sáng : ử chuyển từ trạng thái ể Townes,nhà vật lý ừ phát minh ra lý ạo của Laser Diode: năng lược ng th p sang tr ng thái năng lấu tạo của Laser Diode: ạo của Laser Diode: ược ng cao h n khi h p th m t ơ sở để Townes,nhà vật lý ấu tạo của Laser Diode: ụ, phát xạ tự phát, phát xạ kích thích ánh sáng : ộng hưởng Fabry-Perot: photon có năng lược ng đúng b ng hi u năng lằng ệu chung về Laser: ược ng gi a hai m c.ững ức xạ kích thích của Einstein năm 1917, đến quan sát được

Ta có công th c c a quá trình h p th :ức xạ kích thích của Einstein năm 1917, đến quan sát được ủa Laser Diode: ấu tạo của Laser Diode: ụ, phát xạ tự phát, phát xạ kích thích ánh sáng :

V i : Eới thiệu chung về Laser: 1 là m c năng lức xạ kích thích của Einstein năm 1917, đến quan sát được ược ng th p và Eấu tạo của Laser Diode: 2 là m c năng lức xạ kích thích của Einstein năm 1917, đến quan sát được ược ng cao h nơ sở để Townes,nhà vật lý

Eht là năng lược ng h p th t photon bên ngoài.ấu tạo của Laser Diode: ụ, phát xạ tự phát, phát xạ kích thích ánh sáng : ừ phát minh ra lý

Nh công th c 3.1 ta th y,khi nguyên t h p th m t năng lư ức xạ kích thích của Einstein năm 1917, đến quan sát được ấu tạo của Laser Diode: ử chuyển từ trạng thái ấu tạo của Laser Diode: ụ, phát xạ tự phát, phát xạ kích thích ánh sáng : ộng hưởng Fabry-Perot: ược ng c n ần số sóng: thi t đ chuy n t tr ng thái c b n lên tr ng thái kích thích.ếch đại trong Laser: ể Townes,nhà vật lý ể Townes,nhà vật lý ừ phát minh ra lý ạo của Laser Diode: ơ sở để Townes,nhà vật lý ảo lộn mật độ: ạo của Laser Diode:

Hình 3.1: Quá trình h p th ấu tạo của Laser Diode: ụ, phát xạ tự phát, phát xạ kích thích ánh sáng :

b,Nguyên lý phát x t phát : ạo của Laser Diode: ự phát, phát xạ kích thích ánh sáng :

B c x t phát là quá trình nguyên t chuy n t tr ng thái kích thícức xạ kích thích của Einstein năm 1917, đến quan sát được ạo của Laser Diode: ự phát, phát xạ kích thích ánh sáng : ử chuyển từ trạng thái ể Townes,nhà vật lý ừ phát minh ra lý ạo của Laser Diode:

có năng lược ng E2 v tr ng thái c b n có năng lề Laser: ạo của Laser Diode: ơ sở để Townes,nhà vật lý ảo lộn mật độ: ược ng E1 m t cách t phát ộng hưởng Fabry-Perot: ự phát, phát xạ kích thích ánh sáng :

và b c x ra photon có năng lức xạ kích thích của Einstein năm 1917, đến quan sát được ạo của Laser Diode: ược ng Eht Chuy n d i này x y ra m t cách tể Townes,nhà vật lý ờng đảo lộn mật độ: ảo lộn mật độ: ộng hưởng Fabry-Perot: ự phát, phát xạ kích thích ánh sáng :

Eht

nhiên không ch u nh hị thể kép và được cấu tạo dưới dạng khoang cộng ảo lộn mật độ: ưởng Fabry-Perot:ng c a các kích thích bên ngoài vì nguyên t ủa Laser Diode: ử chuyển từ trạng thái ởng Fabry-Perot:

tr ng thái năng lạo của Laser Diode: ược ng E2 là tr ng thái năng lạo của Laser Diode: ược ng không b n v ng c a ề Laser: ững ủa Laser Diode: nguyên t Do đó nguy n t b c x các photon đ c l p v i nhau, m c dù ử chuyển từ trạng thái ể Townes,nhà vật lý ử chuyển từ trạng thái ức xạ kích thích của Einstein năm 1917, đến quan sát được ạo của Laser Diode: ộng hưởng Fabry-Perot: ật độ: ới thiệu chung về Laser: ặt có khả năng giam cùng t n s nhuwbg khác pha và hần số sóng: ố sóng: ường đảo lộn mật độ:ng truy n hề Laser: ươ sở để Townes,nhà vật lý ng phân c c khác ự phát, phát xạ kích thích ánh sáng : nhau Vì v y, b c x t phát không đ ng b , không đ nh hật độ: ức xạ kích thích của Einstein năm 1917, đến quan sát được ạo của Laser Diode: ự phát, phát xạ kích thích ánh sáng : ồn phát quang ộng hưởng Fabry-Perot: ị thể kép và được cấu tạo dưới dạng khoang cộng ưới thiệu chung về Laser:ng và đ c l pộng hưởng Fabry-Perot: ật độ:

v i b c x bên ngoài.ới thiệu chung về Laser: ức xạ kích thích của Einstein năm 1917, đến quan sát được ạo của Laser Diode:

Hình 3.2 : Quá trình phát x t phát ạo của Laser Diode: ự phát, phát xạ kích thích ánh sáng :

c,Nguyên lý phát x kích thích: ạo của Laser Diode:

Quá trình phát x kích thích là quá trình các nguyên t chuy n d i ạo của Laser Diode: ử chuyển từ trạng thái ể Townes,nhà vật lý ờng đảo lộn mật độ:

t tr ng thái kích thích có năng lừ phát minh ra lý ạo của Laser Diode: ược ng E2 v tr ng thái c b n có năng ề Laser: ạo của Laser Diode: ơ sở để Townes,nhà vật lý ảo lộn mật độ:

lược ng E1 dưới thiệu chung về Laser:i tác d ng c a photon c a trụ, phát xạ tự phát, phát xạ kích thích ánh sáng : ủa Laser Diode: ủa Laser Diode: ường đảo lộn mật độ:ng b c x bên ngoài có năng ức xạ kích thích của Einstein năm 1917, đến quan sát được ạo của Laser Diode:

lược ng là Ekt làm b c x m t photon có t n s , có dao đ ng và hức xạ kích thích của Einstein năm 1917, đến quan sát được ạo của Laser Diode: ộng hưởng Fabry-Perot: ần số sóng: ố sóng: ộng hưởng Fabry-Perot: ưới thiệu chung về Laser:ng chuy n đ ng gi ng v i photon kích thích.Do đó, ánh sáng do hi n tể Townes,nhà vật lý ộng hưởng Fabry-Perot: ố sóng: ới thiệu chung về Laser: ệu chung về Laser: ược ng phát x kích thích t o ra có tính k t h p Nh đ c đi m này mà hi n ạo của Laser Diode: ạo của Laser Diode: ếch đại trong Laser: ợc ờng đảo lộn mật độ: ặt có khả năng giam ể Townes,nhà vật lý ệu chung về Laser:

tược ng phát x kích thích di n ra theo ki u dây chuy n k ti p nhau sẽ có ạo của Laser Diode: ễn ra theo kiểu dây chuyền kế tiếp nhau sẽ có ể Townes,nhà vật lý ề Laser: ếch đại trong Laser: ếch đại trong Laser: nhi u photon đề Laser: ược c thoát ra (Đây là c s đ khu ch đ i các phát x kích ơ sở để Townes,nhà vật lý ởng Fabry-Perot: ể Townes,nhà vật lý ếch đại trong Laser: ạo của Laser Diode: ạo của Laser Diode: thích t o ra chùm tia laser).Nh v y,quá trình phát x kích thích khác v i ạo của Laser Diode: ư ật độ: ạo của Laser Diode: ới thiệu chung về Laser: quá trình phát x t phát vì nguyên t còn ch u kích c a trạo của Laser Diode: ự phát, phát xạ kích thích ánh sáng : ử chuyển từ trạng thái ị thể kép và được cấu tạo dưới dạng khoang cộng ủa Laser Diode: ường đảo lộn mật độ:ng ngoài

Eht

E E

E

E

Hình 3.3 : Qúa trình phát x kích thích ạo của Laser Diode:

3.2.Môi tr ường đảo lộn mật độ: ng đ o l n m t đ : ảo lộn mật độ: ộng hưởng Fabry-Perot: ật độ: ộng hưởng Fabry-Perot:

N u m t môi trếch đại trong Laser: ộng hưởng Fabry-Perot: ường đảo lộn mật độ:ng ho t tính có hai m c năng lạo của Laser Diode: ức xạ kích thích của Einstein năm 1917, đến quan sát được ược ng E1 và E2, ta có

th kích thích đ m t s nguyên t chuy n t tr ng thái có m c năngể Townes,nhà vật lý ể Townes,nhà vật lý ộng hưởng Fabry-Perot: ố sóng: ử chuyển từ trạng thái ể Townes,nhà vật lý ừ phát minh ra lý ạo của Laser Diode: ức xạ kích thích của Einstein năm 1917, đến quan sát được

lược ng E1 sang m c năng lức xạ kích thích của Einstein năm 1917, đến quan sát được ược ng E2, k t qu là s lếch đại trong Laser: ảo lộn mật độ: ố sóng: ược ng nguyên t mangử chuyển từ trạng thái năng lược ng E1 (G i s nguyên t này là Nọn lọc tần số sóng: ố sóng: ử chuyển từ trạng thái 1) sẽ gi m và s lảo lộn mật độ: ố sóng: ược ng nguyên tử chuyển từ trạng thái mang năng lược ng E2 (N2) tăng d n Tuy nhiên, khi Nần số sóng: 2 tăng thì xác su t x yấu tạo của Laser Diode: ảo lộn mật độ:

ra quá trình phát x t phát và phát x kích thích cũng tăng, nghĩa là quáạo của Laser Diode: ự phát, phát xạ kích thích ánh sáng : ạo của Laser Diode: trình nguyên t chuy n t tr ng thái kích thích v tr ng thái c b n tăngử chuyển từ trạng thái ể Townes,nhà vật lý ừ phát minh ra lý ạo của Laser Diode: ề Laser: ạo của Laser Diode: ơ sở để Townes,nhà vật lý ảo lộn mật độ:

và làm gi m Nảo lộn mật độ: 2 Cu i cùng h sẽ đ t t i tr ng thái cân b ng và không thố sóng: ệu chung về Laser: ạo của Laser Diode: ới thiệu chung về Laser: ạo của Laser Diode: ằng ể Townes,nhà vật lý

t o ra môi trạo của Laser Diode: ường đảo lộn mật độ:ng N2 > N1, hay h lệu chung về Laser: ược ng t v i hai m c năng lử chuyển từ trạng thái ới thiệu chung về Laser: ức xạ kích thích của Einstein năm 1917, đến quan sát được ược ng E1 và

E2 không th t o ra môi trể Townes,nhà vật lý ạo của Laser Diode: ường đảo lộn mật độ:ng m t đ đ o l n.ật độ: ộng hưởng Fabry-Perot: ảo lộn mật độ: ộng hưởng Fabry-Perot:

Ekt

Hình 3.4 : S đ và các d ch chuy n đ i v i môi tr ơ đồ và các dịch chuyển đối với môi trường có hai mức ồ và các dịch chuyển đối với môi trường có hai mức ịch chuyển đối với môi trường có hai mức ển đối với môi trường có hai mức ối với môi trường có hai mức ới thiệu chung về Laser: ường đảo lộn mật độ: ng có hai m c ức

Đ t o m t đ đ o l n, khi đó ngể Townes,nhà vật lý ạo của Laser Diode: ật độ: ộng hưởng Fabry-Perot: ảo lộn mật độ: ộng hưởng Fabry-Perot: ường đảo lộn mật độ:i ta t o ra môi trạo của Laser Diode: ường đảo lộn mật độ:ng ho t tính trong ạo của Laser Diode:

đó nguyên t sẽ có 3 (ho c 4) m c năng lử chuyển từ trạng thái ặt có khả năng giam ức xạ kích thích của Einstein năm 1917, đến quan sát được ược ng E1, E2 và E3 sao cho th i ờng đảo lộn mật độ: gian s ng c a nguyên t m c Eố sóng: ủa Laser Diode: ử chuyển từ trạng thái ởng Fabry-Perot: ức xạ kích thích của Einstein năm 1917, đến quan sát được 3 r t nh so v i th i gian s ng m c Eấu tạo của Laser Diode: ỏng ới thiệu chung về Laser: ờng đảo lộn mật độ: ố sóng: ởng Fabry-Perot: ức xạ kích thích của Einstein năm 1917, đến quan sát được 2

B ng phằng ươ sở để Townes,nhà vật lý ng pháp b m quang h c ho c b m đi n, ngơ sở để Townes,nhà vật lý ọn lọc tần số sóng: ặt có khả năng giam ơ sở để Townes,nhà vật lý ệu chung về Laser: ường đảo lộn mật độ:i ta kích thích các nguyên t chuy n t tr ng thái có năng lử chuyển từ trạng thái ể Townes,nhà vật lý ừ phát minh ra lý ạo của Laser Diode: ược ng E1 lên m c năng lức xạ kích thích của Einstein năm 1917, đến quan sát được ược ng

E3 Vì th i gian s ng c a nguyên t m c Eờng đảo lộn mật độ: ố sóng: ủa Laser Diode: ử chuyển từ trạng thái ởng Fabry-Perot: ức xạ kích thích của Einstein năm 1917, đến quan sát được 3 nh h n nhi u so v i th i ỏng ơ sở để Townes,nhà vật lý ề Laser: ới thiệu chung về Laser: ờng đảo lộn mật độ: gian s ng m c Eố sóng: ởng Fabry-Perot: ức xạ kích thích của Einstein năm 1917, đến quan sát được 2 nên nguyên t nhanh chóng chuy n v m c Eử chuyển từ trạng thái ể Townes,nhà vật lý ề Laser: ức xạ kích thích của Einstein năm 1917, đến quan sát được 2 K t ếch đại trong Laser:

qu là ta đ t đảo lộn mật độ: ạo của Laser Diode: ược c tr ng thái m t đ đ o l n v i Nạo của Laser Diode: ật độ: ộng hưởng Fabry-Perot: ảo lộn mật độ: ộng hưởng Fabry-Perot: ới thiệu chung về Laser: 2 > N1

Hình 3.5: S đ và các d ch chuy n trong h l ơ đồ và các dịch chuyển đối với môi trường có hai mức ồ và các dịch chuyển đối với môi trường có hai mức ịch chuyển đối với môi trường có hai mức ển đối với môi trường có hai mức ệu chung về Laser: ượng ng t 3 m c ử 3 mức ức

Tươ sở để Townes,nhà vật lý ng t ,ta cũng có hi n tự phát, phát xạ kích thích ánh sáng : ệu chung về Laser: ược ng đ o l n m t đ trong môi trảo lộn mật độ: ộng hưởng Fabry-Perot: ật độ: ộng hưởng Fabry-Perot: ường đảo lộn mật độ:ng

ho t tính có 4 m c năng lạo của Laser Diode: ức xạ kích thích của Einstein năm 1917, đến quan sát được ược ng nh sau:ư

Hình 3.5: S đ và các d ch chuy n trong h l ơ đồ và các dịch chuyển đối với môi trường có hai mức ồ và các dịch chuyển đối với môi trường có hai mức ịch chuyển đối với môi trường có hai mức ển đối với môi trường có hai mức ệu chung về Laser: ượng ng t 4 m c ử 3 mức ức

3.3 Khu ch đ i trong Laser: ếch đại trong Laser: ạo của Laser Diode:

Nh ta bi t laser - khu ch đ iư ếch đại trong Laser: ếch đại trong Laser: ạo của Laser Diode: ánh sáng b ngằng phát x kích thíchạo của Laser Diode:

ho t đ ng d a trên hai hi n tạo của Laser Diode: ộng hưởng Fabry-Perot: ư ệu chung về Laser: ược ng:

- Hi n tệu chung về Laser: ược ng phát x kích thích : T o ra s khu ch đ i ánh sáng ạo của Laser Diode: ạo của Laser Diode: ự phát, phát xạ kích thích ánh sáng : ếch đại trong Laser: ạo của Laser Diode: trong laser

- Hi n tệu chung về Laser: ược ng c ng hộng hưởng Fabry-Perot: ưởng Fabry-Perot:ng c a sóng ánh sáng khi lan truy n trong ủa Laser Diode: ề Laser: laser : quá trình ch n l c t n s (hay bọn lọc tần số sóng: ọn lọc tần số sóng: ần số sóng: ố sóng: ưới thiệu chung về Laser:c sóng) ánh sáng

Khi x y ra hi n tảo lộn mật độ: ệu chung về Laser: ược ng phát x kích thích,photon ánh sáng kích thích ạo của Laser Diode:

sẽ làm b c x ra m t photon th hai có t n s , có dao đ ng và hức xạ kích thích của Einstein năm 1917, đến quan sát được ạo của Laser Diode: ộng hưởng Fabry-Perot: ức xạ kích thích của Einstein năm 1917, đến quan sát được ần số sóng: ố sóng: ộng hưởng Fabry-Perot: ưới thiệu chung về Laser:ng chuy n đ ng gi ng v i photon kích thích Hai photon này ti p t c quá ể Townes,nhà vật lý ộng hưởng Fabry-Perot: ố sóng: ới thiệu chung về Laser: ếch đại trong Laser: ụ, phát xạ tự phát, phát xạ kích thích ánh sáng : trình phát x kích thích đ t o ra nhi u photon h n theo c p s nhân.Và ạo của Laser Diode: ể Townes,nhà vật lý ạo của Laser Diode: ề Laser: ơ sở để Townes,nhà vật lý ấu tạo của Laser Diode: ố sóng: các photon này đ u có tính k t h p do đó sẽ t o ra ánh sáng có m c năng ề Laser: ếch đại trong Laser: ợc ạo của Laser Diode: ức xạ kích thích của Einstein năm 1917, đến quan sát được

Ngoài ra khi ánh sáng truy n qua khoang c ng hề Laser: ộng hưởng Fabry-Perot: ưởng Fabry-Perot:ng thì cường đảo lộn mật độ:ng đ ộng hưởng Fabry-Perot: chùm laser được c khu ch đ i lên nhi u l n Khi ánh sáng truy n qua môi ếch đại trong Laser: ạo của Laser Diode: ề Laser: ần số sóng: ề Laser:

trường đảo lộn mật độ:ng ho t tính trong bu ng c ng hạo của Laser Diode: ồn phát quang ộng hưởng Fabry-Perot: ưởng Fabry-Perot:ng, các va ch m vào ho t ch t nàyạo của Laser Diode: ạo của Laser Diode: ấu tạo của Laser Diode: thì kéo theo đó là 1 photon khác,ngoài ra do các m t ph n x trong ặt có khả năng giam ảo lộn mật độ: ạo của Laser Diode:

khoang c ng hộng hưởng Fabry-Perot: ưởng Fabry-Perot:ng nên các photon sẽ va ch m liên t c t o ra m t đ ạo của Laser Diode: ụ, phát xạ tự phát, phát xạ kích thích ánh sáng : ạo của Laser Diode: ật độ: ộng hưởng Fabry-Perot: photon l n Do đó cới thiệu chung về Laser: ường đảo lộn mật độ:ng đ chùm laser sẽ động hưởng Fabry-Perot: ược c khu ch đ i r t nhi u.ếch đại trong Laser: ạo của Laser Diode: ấu tạo của Laser Diode: ề Laser:

3.4 Ch n l c t n s sóng: ọn lọc tần số sóng: ọn lọc tần số sóng: ần số sóng: ối với môi trường có hai mức

Ta bi t r ng,bu ng c ng hếch đại trong Laser: ằng ồn phát quang ộng hưởng Fabry-Perot: ưởng Fabry-Perot:ng c a Laser ch ho t đ ng v i các ủa Laser Diode: ỉ hoạt động với các ạo của Laser Diode: ộng hưởng Fabry-Perot: ới thiệu chung về Laser: sóng th a mãn đi u ki n:ỏng ề Laser: ệu chung về Laser:

L=q λ0

2 n

Nghĩa là các sóng ph i có bảo lộn mật độ: ưới thiệu chung về Laser:c sóng th a mãn đi u ki n :ỏng ề Laser: ệu chung về Laser:

λ0=2nL

q

Thì các sóng này m i đới thiệu chung về Laser: ược c lan truy n trong bu ng c ng hề Laser: ồn phát quang ộng hưởng Fabry-Perot: ưởng Fabry-Perot:ng V i q là ới thiệu chung về Laser: các s nguyên khi đó các sóng lan truy n đố sóng: ề Laser: ược c trong bu ng c ng hồn phát quang ộng hưởng Fabry-Perot: ưởng Fabry-Perot:ng

là các sóng d ng Các sóng sau khi đừ phát minh ra lý ược c ph n x l i sẽ giao thoa nhau và ảo lộn mật độ: ạo của Laser Diode: ạo của Laser Diode: khu ch đ i lên nhi u l n và đếch đại trong Laser: ạo của Laser Diode: ề Laser: ần số sóng: ược c thoát ra qua gươ sở để Townes,nhà vật lý ng bán m và tr ạo của Laser Diode: ởng Fabry-Perot: thành tia laser

Trong laser hi n tệu chung về Laser: ược ng ch y u là hi n tủa Laser Diode: ếch đại trong Laser: ệu chung về Laser: ược ng c a quá trình phát xủa Laser Diode: ạo của Laser Diode: kích thích, khi các photon va ch m v i các đi n tích c a nguyên t sẽ kích ạo của Laser Diode: ới thiệu chung về Laser: ệu chung về Laser: ủa Laser Diode: ử chuyển từ trạng thái

t n s ,cùng pha dao đ ng v i photon kích thích.nh ta bi t,các sóng lan ần số sóng: ố sóng: ộng hưởng Fabry-Perot: ới thiệu chung về Laser: ư ếch đại trong Laser: truy n trong bu ng c ng hề Laser: ồn phát quang ộng hưởng Fabry-Perot: ưởng Fabry-Perot:ng c a laser là các sóng ngang có phủa Laser Diode: ươ sở để Townes,nhà vật lý ng song song v i bu ng c ng hới thiệu chung về Laser: ồn phát quang ộng hưởng Fabry-Perot: ưởng Fabry-Perot:ng(n u không th a mãn đi u ki n này thì ếch đại trong Laser: ỏng ề Laser: ệu chung về Laser: sau m t s l n h u h n ph n x qua l i gi a 2 gộng hưởng Fabry-Perot: ố sóng: ần số sóng: ững ạo của Laser Diode: ảo lộn mật độ: ạo của Laser Diode: ạo của Laser Diode: ư ươ sở để Townes,nhà vật lý ng thi sóng sẽ thoát ra

bán m ).Do đó,ánh sáng laser có tính đ n s c cao và có kh năng truy n ạo của Laser Diode: ơ sở để Townes,nhà vật lý ắt đầu phát triển những nghiên cứu và ứng dụng ảo lộn mật độ: ề Laser:

r t xa.ấu tạo của Laser Diode:

Trong môi trường đảo lộn mật độ:ng đ o l n m t đ ,chúng ta thảo lộn mật độ: ộng hưởng Fabry-Perot: ật độ: ộng hưởng Fabry-Perot: ường đảo lộn mật độ:ng l a ch n m t ự phát, phát xạ kích thích ánh sáng : ọn lọc tần số sóng: ộng hưởng Fabry-Perot:

m c siêu b n cho đi n t đ có th i gian s ng l n do đó có th t o ra ức xạ kích thích của Einstein năm 1917, đến quan sát được ề Laser: ệu chung về Laser: ử chuyển từ trạng thái ể Townes,nhà vật lý ờng đảo lộn mật độ: ố sóng: ới thiệu chung về Laser: ể Townes,nhà vật lý ạo của Laser Diode:

hi n tệu chung về Laser: ược ng đ o l n m t đ Mà theo nguyên lý b t đ nh Heisenberg, th i ảo lộn mật độ: ộng hưởng Fabry-Perot: ật độ: ộng hưởng Fabry-Perot: ấu tạo của Laser Diode: ị thể kép và được cấu tạo dưới dạng khoang cộng ờng đảo lộn mật độ: gian s ng c a đi n t càng l n thì đ r ng m c năng lố sóng: ủa Laser Diode: ệu chung về Laser: ử chuyển từ trạng thái ới thiệu chung về Laser: ộng hưởng Fabry-Perot: ộng hưởng Fabry-Perot: ức xạ kích thích của Einstein năm 1917, đến quan sát được ược ng c a nó càng ủa Laser Diode:

nh và v ch ph càng h p Do đó ph c a Laser là r t nh ỏng ạo của Laser Diode: ổ càng hẹp Do đó phổ của Laser là rất nhỏ ẹp Do đó phổ của Laser là rất nhỏ ổ càng hẹp Do đó phổ của Laser là rất nhỏ ủa Laser Diode: ấu tạo của Laser Diode: ỏng