Optoelektronika texnologiyasının sürətli inkişafı ilə yarımkeçirici lazerlər yüksək səmərəliliyi, kompakt ölçüsü və modulyasiya asanlığı sayəsində telekommunikasiya, tibb, sənaye emalı və LiDAR kimi müxtəlif sahələrdə geniş istifadə olunmağa başlamışdır. Bu texnologiyanın əsasında mütləq vacib rol oynayan gücləndirici mühit dayanır. O,“enerji mənbəyi"stimullaşdırılmış emissiya və lazer generasiyasını təmin edən, lazeri təyin edən'performansı, dalğa uzunluğu və tətbiq potensialı.
1. Qazanc Ortamı nədir?
Adından da göründüyü kimi, gücləndirici mühit optik gücləndirmə təmin edən bir materialdır. Xarici enerji mənbələri (məsələn, elektrik inyeksiyası və ya optik nasos) tərəfindən həyəcanlandıqda, o, stimullaşdırılmış emissiya mexanizmi vasitəsilə düşən işığı gücləndirir və lazer çıxışına səbəb olur.
Yarımkeçirici lazerlərdə gücləndirici mühit adətən PN qovşağındakı aktiv bölgədən ibarətdir və onun material tərkibi, quruluşu və aşqarlama üsulları eşik cərəyanı, emissiya dalğa uzunluğu, səmərəlilik və istilik xüsusiyyətləri kimi əsas parametrlərə birbaşa təsir göstərir.
2. Yarımkeçirici Lazerlərdə Ümumi Qazanc Materialları
III-V birləşməli yarımkeçiricilər ən çox istifadə edilən gücləndirici materiallardır. Tipik nümunələrə aşağıdakılar daxildir:
①GaAs (Qallium Arsenid)
850-də şüalanan lazerlər üçün uyğundur–980 nm diapazonunda, optik rabitə və lazer çapında geniş istifadə olunur.
②InP (İndium Fosfid)
Fiber-optik rabitə üçün çox vacib olan 1,3 µm və 1,55 µm diapazonlarında emissiya üçün istifadə olunur.
③InGaAsP / AlGaAs / InGaN
Onların kompozisiyaları müxtəlif dalğa uzunluqlarına nail olmaq üçün tənzimlənə bilər və bu da tənzimlənən dalğa uzunluğunda lazer dizaynları üçün əsas təşkil edir.
Bu materiallar adətən birbaşa zolaqlı boşluq strukturlarına malikdir və bu da onları foton emissiyası ilə elektron-dəlik rekombinasiyasında yüksək səmərəliliyə malikdir və yarımkeçirici lazer qazanc mühitində istifadə üçün idealdır.
3. Qazanc Strukturlarının Təkamülü
İstehsal texnologiyaları inkişaf etdikcə, yarımkeçirici lazerlərdə qazanc strukturları erkən homokeçidlərdən heterokeçidlərə və daha da inkişaf etmiş kvant quyusu və kvant nöqtəsi konfiqurasiyalarına doğru inkişaf etmişdir.
①Heterokeçid Qazanc Orta
Yarımkeçirici materialları müxtəlif zolaqlı materiallarla birləşdirməklə, daşıyıcılar və fotonlar təyin olunmuş bölgələrdə effektiv şəkildə məhdudlaşdırıla bilər, bu da qazanc səmərəliliyini artırır və eşik cərəyanını azaldır.
②Kvant Quyu Quruluşları
Aktiv bölgənin qalınlığını nanometr miqyasına qədər azaltmaqla, elektronlar iki ölçüdə məhdudlaşdırılır və bu da radiasiya rekombinasiya səmərəliliyini əhəmiyyətli dərəcədə artırır. Bu, daha aşağı eşik cərəyanlarına və daha yaxşı istilik stabilliyinə malik lazerlər əldə etməyə imkan verir.
③Kvant Nöqtəsi Strukturları
Öz-özünə yığılma texnikalarından istifadə edərək, kəskin enerji səviyyəsi paylanması təmin edən sıfır ölçülü nanostrukturlar formalaşdırılır. Bu strukturlar gücləndirilmiş qazanc xüsusiyyətləri və dalğa uzunluğu sabitliyi təklif edir və bu da onları yeni nəsil yüksək performanslı yarımkeçirici lazerlər üçün tədqiqat mərkəzinə çevirir.
4. Qazanc Ortası Nəyi Müəyyən Edir?
①Emissiya Dalğa Uzunluğu
Materialın bant boşluğu lazeri müəyyən edir's dalğa uzunluğu. Məsələn, InGaAs yaxın infraqırmızı lazerlər üçün, InGaN isə mavi və ya bənövşəyi lazerlər üçün uyğundur.
②Səmərəlilik və Güc
Daşıyıcıların hərəkətliliyi və şüalanmayan rekombinasiya dərəcələri optik-elektrik çevrilmə səmərəliliyinə təsir göstərir.
③Termal Performansı
Müxtəlif materiallar temperatur dəyişikliklərinə müxtəlif yollarla reaksiya verir və bu da sənaye və hərbi mühitlərdə lazerin etibarlılığına təsir göstərir.
④Modulyasiya Cavabı
Gücləndirici mühit lazerə təsir göstərir'yüksək sürətli rabitə tətbiqlərində vacib olan cavab sürəti.
5. Nəticə
Yarımkeçirici lazerlərin mürəkkəb quruluşunda gücləndirici mühit həqiqətən onun "ürəyidir"—yalnız lazerin yaradılmasından deyil, həm də onun ömrünə, sabitliyinə və tətbiq ssenarilərinə təsir göstərməkdən məsuldur. Material seçimindən struktur dizaynına, makroskopik performansdan mikroskopik mexanizmlərə qədər gücləndirici mühitdəki hər bir irəliləyiş lazer texnologiyasını daha yüksək performansa, daha geniş tətbiqlərə və daha dərin tədqiqatlara doğru irəlilədir.
Materialşünaslıq və nano-istehsal texnologiyasında davam edən irəliləyişlərlə gələcək qazanc mühitinin daha yüksək parlaqlıq, daha geniş dalğa uzunluğu əhatə dairəsi və daha ağıllı lazer həlləri gətirəcəyi gözlənilir.—elm, sənaye və cəmiyyət üçün daha çox imkanlar açmaq.
Yazı vaxtı: 17 iyul 2025