Optoelektronik texnologiyanın sürətli inkişafı ilə yarımkeçirici lazerlər yüksək səmərəliliyi, yığcam ölçüsü və modulyasiya asanlığı sayəsində telekommunikasiya, tibb, sənaye emal və LiDAR kimi müxtəlif sahələrdə geniş istifadə olunmağa başladı. Bu texnologiyanın mərkəzində tamamilə mühüm rol oynayan qazanc mühiti dayanır. kimi xidmət edir"enerji mənbəyi”lazeri təyin edərək, stimullaşdırılmış emissiya və lazer istehsalına imkan verir'performansı, dalğa uzunluğu və tətbiq potensialı.
1. Qazanc Ortası nədir?
Adından göründüyü kimi, qazanc mühiti optik gücləndirmə təmin edən bir materialdır. Xarici enerji mənbələri (məsələn, elektrik inyeksiyası və ya optik nasos) tərəfindən həyəcanlandıqda, lazer çıxışına səbəb olan stimullaşdırılmış emissiya mexanizmi vasitəsilə gələn işığı gücləndirir.
Yarımkeçirici lazerlərdə qazanc mühiti adətən PN qovşağındakı aktiv bölgədən ibarətdir, onun material tərkibi, strukturu və qatqı üsulları həddi cərəyan, emissiya dalğası uzunluğu, səmərəlilik və istilik xüsusiyyətləri kimi əsas parametrlərə birbaşa təsir göstərir.
2. Yarımkeçirici Lazerlərdə Ümumi Qazanma Materialları
III-V mürəkkəb yarımkeçiricilər ən çox istifadə olunan qazanc materiallarıdır. Tipik nümunələrə aşağıdakılar daxildir:
①GaAs (qallium arsenid)
850-də yayan lazerlər üçün uyğundur–980 nm diapazon, optik rabitə və lazer çapda geniş istifadə olunur.
②InP (İndium Fosfidi)
1.3 µm və 1.55 µm diapazonlarında emissiya üçün istifadə olunur, fiber-optik rabitə üçün vacibdir.
③InGaAsP / AlGaAs / InGaN
Onların kompozisiyaları tənzimlənə bilən dalğa uzunluğuna malik lazer dizaynları üçün əsas təşkil edərək, müxtəlif dalğa uzunluqlarına nail olmaq üçün tənzimlənə bilər.
Bu materiallar adətən birbaşa bant aralığı strukturlarına malikdir, bu da onları foton emissiyası ilə elektron-deşik rekombinasiyasında yüksək səmərəli edir, yarımkeçirici lazer qazanma mühitində istifadə üçün idealdır.
3. Qazanc strukturlarının təkamülü
İstehsal texnologiyaları irəlilədikcə, yarımkeçirici lazerlərdə qazanc strukturları ilkin homoqovşaqlardan heteroqovşaqlara və daha da inkişaf etmiş kvant quyusu və kvant nöqtə konfiqurasiyalarına çevrildi.
①Heteroqovuşma Qazanma Ortası
Yarımkeçirici materialları müxtəlif bant boşluqları ilə birləşdirərək, daşıyıcıları və fotonları təyin olunmuş bölgələrdə effektiv şəkildə məhdudlaşdırmaq, qazancın səmərəliliyini artırmaq və eşik cərəyanını azaltmaq olar.
②Kvant quyusunun strukturları
Aktiv bölgənin qalınlığını nanometr miqyasına qədər azaltmaqla elektronlar iki ölçüdə məhdudlaşır və radiasiya rekombinasiyasının səmərəliliyini əhəmiyyətli dərəcədə artırır. Bu, daha aşağı həddi cərəyanlara və daha yaxşı termal sabitliyə malik lazerlərlə nəticələnir.
③Kvant Nöqtə Strukturları
Öz-özünə montaj üsullarından istifadə edərək, kəskin enerji səviyyəsinin paylanmasını təmin edən sıfır ölçülü nanostrukturlar formalaşdırılır. Bu strukturlar inkişaf etmiş qazanc xüsusiyyətləri və dalğa uzunluğu sabitliyi təklif edərək, onları yeni nəsil yüksək performanslı yarımkeçirici lazerlər üçün tədqiqat nöqtəsinə çevirir.
4. Qazanc Orta Nəyi Müəyyən edir?
①Emissiya Dalğa Uzunluğu
Materialın bant boşluğu lazeri təyin edir's dalğa uzunluğu. Məsələn, InGaAs yaxın infraqırmızı lazerlər üçün uyğundur, InGaN isə mavi və ya bənövşəyi lazerlər üçün istifadə olunur.
②Səmərəlilik və Güc
Daşıyıcının hərəkətliliyi və qeyri-radiativ rekombinasiya dərəcələri optikdən elektrikə çevrilmə səmərəliliyinə təsir göstərir.
③Termal Performans
Müxtəlif materiallar temperatur dəyişikliklərinə müxtəlif yollarla cavab verir, sənaye və hərbi mühitlərdə lazerin etibarlılığına təsir göstərir.
④Modulyasiya cavabı
Qazanc mühiti lazerə təsir edir'yüksək sürətli rabitə proqramlarında vacib olan cavab sürəti.
5. Nəticə
Yarımkeçirici lazerlərin mürəkkəb strukturunda qazanc mühiti həqiqətən onun “ürəyi”dir.—yalnız lazerin yaradılması üçün deyil, həm də onun ömrünə, sabitliyinə və tətbiq ssenarilərinə təsir etməkdən məsuldur. Material seçimindən struktur dizayna, makroskopik performansdan mikroskopik mexanizmlərə qədər, qazanc mühitindəki hər bir irəliləyiş lazer texnologiyasını daha yüksək performansa, daha geniş tətbiqlərə və daha dərin kəşflərə doğru aparır.
Materialşünaslıq və nano-fabrikasiya texnologiyasında davam edən irəliləyişlərlə gələcək qazanc mühitinin daha yüksək parlaqlıq, daha geniş dalğa uzunluğu əhatəsi və daha ağıllı lazer həlləri gətirəcəyi gözlənilir.—elm, sənaye və cəmiyyət üçün daha çox imkanların açılması.
Göndərmə vaxtı: 17 iyul 2025-ci il