Parametri, principi i primjena laserske diode

Princip rada poluvodičkih laserskih dioda teoretski je isti kao i kod plinskih lasera.
Laserska dioda je u biti poluvodička dioda. Prema tome je li materijal PN spoja isti, laserske diode možemo podijeliti na homospojne, jednostruke heterospojne (SH), dvostruke heterospojne (DH) i laserske diode s kvantnom jažicom (QW). Laserske diode s kvantnom bušotinom imaju prednosti niskog praga struje i velike izlazne snage, te su trenutno glavni proizvodi na tržištu. U usporedbi s laserima, laserske diode imaju prednosti visoke učinkovitosti, male veličine i dugog vijeka trajanja. Međutim, njihova izlazna snaga je mala (općenito manja od 2mW), loša linearnost, a monokromatičnost nije baš dobra, što ograničava njihovu primjenu u kabelskim TV sustavima. Vrlo ograničen, ne može prenositi višekanalne analogne signale visokih performansi. U backhaul modulu dvosmjernog optičkog prijamnika, laserske diode s kvantnom jamom općenito se koriste kao izvori svjetlosti za uplink prijenos.

Suština laserske diode
Laserska dioda je u biti poluvodička dioda. Prema tome je li materijal PN spoja isti, laserske diode možemo podijeliti na homospojne, jednostruke heterospojne (SH), dvostruke heterospojne (DH) i laserske diode s kvantnom jažicom (QW). Laserske diode s kvantnom bušotinom imaju prednosti niskog praga struje i velike izlazne snage, te su trenutno glavni proizvodi na tržištu. U usporedbi s laserima, laserske diode imaju prednosti visoke učinkovitosti, male veličine i dugog vijeka trajanja. Međutim, njihova izlazna snaga je mala (općenito manja od 2mW), loša linearnost, a monokromatičnost nije baš dobra, što ograničava njihovu primjenu u kabelskim TV sustavima. Vrlo ograničen, ne može prenositi višekanalne analogne signale visokih performansi. U backhaul modulu dvosmjernog optičkog prijamnika, laserske diode s kvantnom jamom općenito se koriste kao izvori svjetlosti za uplink prijenos.

Osnovna struktura poluvodičke laserske diode prikazana je na slici. Par paralelnih ravnina okomitih na PN spoj čine Fabry-Perotovu rezonantnu šupljinu. Mogu biti plohe cijepanja poluvodičkog kristala ili polirane plohe. Preostale dvije strane su relativno grube kako bi se eliminirao učinak lasera u drugim smjerovima osim u glavnom smjeru.

U specifičnom radu, PN spoj laserske diode formiraju dva dopirana sloja galij arsenida. Ima dvije strukture ravnih krajeva, jednu zrcalnu paralelnu s krajem (površina visoke refleksije) i jednu djelomično reflektirajuću. Valna duljina svjetlosti koja se emitira točno je povezana s duljinom zgloba. Kada je PN spoj usmjeren prema naprijed vanjskim izvorom napona, elektroni se kreću kroz spoj i rekombiniraju poput normalne diode. Kad se elektroni rekombiniraju s rupama, oslobađaju se fotoni. Ti fotoni udaraju u atome, uzrokujući oslobađanje više fotona. Kako se prednapredna struja povećava, više elektrona ulazi u osiromašeno područje i uzrokuje više emitiranja fotona.

Postoje dvije najčešće korištene laserske diode: ①PIN fotodioda. Kada primi optičku snagu i generira fotostruju, donijet će kvantni šum. ②Lavinska fotodioda. Omogućuje unutarnje pojačanje i može prenositi dalje od PIN fotodiode, ali ima veći kvantni šum. Kako bi se dobio dobar omjer signala i šuma, niskošumno pretpojačalo i glavno pojačalo moraju biti spojeni iza uređaja za fotodetekciju.

Uobičajeni parametri poluvodičkih laserskih dioda su:
(1) Valna duljina: to jest, radna valna duljina laserske cijevi. Trenutačno valne duljine laserskih cijevi koje se mogu koristiti kao fotoelektrični prekidači uključuju 635nm, 650nm, 670nm, 690nm, 780nm, 810nm, 860nm, 980nm itd.

(2) Struja praga Ith: to jest, struja pri kojoj laserska cijev počinje generirati laserske oscilacije. Za opće laserske cijevi male snage, njegova vrijednost je oko desetaka miliampera. Struja praga laserskih cijevi s napetom strukturom više kvantnih jama može biti samo 10 mA. sljedeće.

(3) Radna struja Iop: To jest, pogonska struja kada laserska cijev dosegne nazivnu izlaznu snagu. Ova je vrijednost važna za projektiranje i otklanjanje pogrešaka u laserskom pogonskom krugu.

(4) Vertikalni kut divergencije θ⊥: Kut pod kojim se svjetleća traka laserske diode otvara u smjeru okomitom na PN spoj, općenito oko 15 stupnjeva ~40 stupnjeva.

(5) Horizontalni kut divergencije θ∥: Kut pod kojim se svjetlosni pojas laserske diode otvara u smjeru paralelnom s PN spojem, općenito oko 6 stupnjeva ~10 stupnjeva.

(6) Praćenje struje Im: to jest, struja koja teče kroz PIN cijev kada laserska cijev ima nazivnu izlaznu snagu.

U stvarnom životu laserske diode naširoko se koriste u područjima informacijske znanosti, kao što su komunikacije optičkim vlaknima, pohrana na optičkim diskovima, ispis i kopiranje te medicinska kozmetologija. Za specifične primjene, odabir je potrebno kombinirati s njegovim glavnim tehničkim parametrima, uključujući valnu duljinu, izlaznu snagu, radnu struju, radni napon, itd. Laserske diode također se široko koriste u optoelektroničkim uređajima male snage kao što su pogoni optičkih diskova na računalima i ispisu glave u laserskim pisačima.

Kontakt informacije:

Ako imate bilo kakvih ideja, slobodno nam se obratite. Bez obzira gdje su naši kupci i kakvi su naši zahtjevi, slijedit ćemo naš cilj da svojim kupcima pružimo visoku kvalitetu, niske cijene i najbolju uslugu.