דאס הארץ פון האַלב-קאָנדוקטאָר לאַזערס: א טיפער בליק אויף געווינס מעדיום

מיטן שנעלן פארשריט פון אָפּטאָעלעקטראָנישער טעכנאָלאָגיע, זענען האַלב-קאָנדוקטאָר לאַזערס געוואָרן ברייט געניצט אין פֿאַרשידענע פֿעלדער ווי טעלעקאָמוניקאַציע, מעדיצין, אינדוסטריעלע פּראָצעסירונג און LiDAR, דאַנק זייער הויך עפעקטיווקייט, קאָמפּאַקטע גרייס און גרינגקייט פון מאָדולאַציע. אין צענטער פון דער טעכנאָלאָגיע ליגט דער געווינס-מעדיום, וואָס שפּילט אַן אַבסאָלוט וויכטיקע ראָלע. עס דינט ווי דער..."ענערגיע מקור"וואָס ערמעגליכט סטימולירטע עמיסיע און לאַזער דזשענעריישאַן, באַשטימען די לאַזער'ס פאָרשטעלונג, כוואַליע לענג, און אַפּלאַקיישאַן פּאָטענציעל.

1. וואָס איז אַ געווינס מיטל?

ווי דער נאמען זאגט, איז א געווינס מעדיום א מאטעריאל וואס גיט אפטישע פארשטארקונג. ווען עס ווערט אויפגערעגט דורך עקסטערנע ענערגיע קוועלער (ווי עלעקטרישע אינדזשעקציע אדער אפטישע פאמפינג), פארשטארקט עס אינצידענטע ליכט דורך דעם מעכאניזם פון סטימולירטע עמיסיע, וואס פירט צו לייזער ארויסגאבע.

אין האַלב-קאָנדוקטאָר לאַזערס, איז די געווינס מעדיום טיפּיש צוזאַמענגעשטעלט פון דער אַקטיווער געגנט ביים PN דזשאַנקשאַן, וועמענס מאַטעריאַל צוזאַמענשטעלונג, סטרוקטור און דאָפּינג מעטאָדן האָבן אַ דירעקטן השפּעה אויף שליסל פּאַראַמעטערס ווי שוועל קראַנט, עמיסיע כוואַליע לענג, עפעקטיווקייט און טערמישע קעראַקטעריסטיקס.

2. געוויינטלעכע געווינס מאַטעריאַלן אין האַלב-קאָנדוקטאָר לאַזערס

III-V קאַמפּאַונד האַלב-קאָנדוקטאָרן זענען די מערסט אָפט געניצטע געווינס מאַטעריאַלן. טיפּישע ביישפילן אַרייַננעמען:

①GaAs (גאַליום אַרסעניד)

פּאַסיק פֿאַר לייזערס וואָס שטראַלן אין די 850–980 נם קייט, וויידלי געניצט אין אָפּטישע קאָמוניקאַציע און לאַזער דרוקן.

②InP (אינדיום פאָספֿיד)

געניצט פֿאַר ימישאַן אין די 1.3 מיקראָמעטער און 1.55 מיקראָמעטער באַנדס, קריטיש פֿאַר פֿיבער-אָפּטישע קאָמוניקאַציעס.

③InGaAsP / AlGaAs / InGaN

זייערע קאָמפּאָזיציעס קענען ווערן איינגעשטעלט צו דערגרייכן פֿאַרשידענע כוואַליעלענג, וואָס שאַפֿט די באַזע פֿאַר טונאַבאַל-כוואַליעלענג לאַזער דיזיינז.

די מאַטעריאַלן האָבן טיפּיש דירעקטע באַנדגאַפּ סטרוקטורן, וואָס מאַכט זיי העכסט עפֿעקטיוו ביי עלעקטראָן-לאָך רעקאָמבינאַציע מיט פאָטאָן ימישאַן, ידעאַל פֿאַר נוצן אין האַלב-קאָנדוקטאָר לאַזער געווינס מעדיום.

3. עוואָלוציע פון ​​געווינס סטרוקטורן

ווי פאַבריקאַציע טעקנאַלאַדזשיז האָבן פּראָגרעסירט, האָבן געווינס סטרוקטורן אין האַלב-קאָנדוקטאָר לייזערס זיך עוואַלוציאָנירט פון פריע האָמאָדזשונשאַנז צו העטעראָדזשונשאַנז, און ווייטער צו אַוואַנסירטע קוואַנטום ברונעם און קוואַנטום פּונקט קאָנפיגוראַציעס.

①העטעראָדזשאַנקשאַן געווינס מיטל

דורך קאמבינירן האַלב-קאָנדוקטאָר מאַטעריאַלן מיט פֿאַרשידענע באַנדגאַפּס, קענען קעריערס און פאָטאָנען עפֿעקטיוו באַגרענעצט ווערן אין באַשטימטע געגנטן, פֿאַרבעסערנדיק געווינס עפֿעקטיווקייט און רעדוצירנדיק שוועל קראַנט.

②קוואַנטום ברונע סטרוקטורן

דורך רעדוצירן די גרעב פון דער אַקטיווער געגנט צו דער נאַנאָמעטער וואָג, ווערן עלעקטראָנען באַגרענעצט אין צוויי דימענסיעס, וואָס באַדייטנד פאַרגרעסערט די ראַדיאַטיווע רעקאָמבינאַציע עפעקטיווקייט. דאָס רעזולטאַט אין לאַזערס מיט נידעריקערע שוועל קעראַנץ און בעסערע טערמישע פעסטקייט.

③קוואַנטום פּונקט סטרוקטורן

ניצנדיק זעלבסט-אסעמבלי טעכניקן, ווערן נול-דימענסיאָנעלע נאַנאָסטרוקטורן געשאַפן, וואָס צושטעלן שאַרפע ענערגיע לעוועל פאַרשפּרייטונגען. די סטרוקטורן פאָרשלאָגן פֿאַרבעסערטע געווינס קעראַקטעריסטיקס און כוואַליע-שטאַביליטעט, מאַכנדיג זיי אַ פאָרשונג האָטספּאָט פֿאַר נעקסט-דור הויך-פאָרשטעלונג האַלב-קאָנדוקטאָר לייזערס.

4. וואָס באַשטימט דער געווינס מעדיום?

①עמיסיע כוואַליע לענג

די באַנדגאַפּ פון דעם מאַטעריאַל באַשטימט דעם לאַזער'ס כוואַליע לענג. למשל, InGaAs איז פּאַסיק פֿאַר נאָענט-אינפֿראַרויט לאַזערס, בשעת InGaN ווערט גענוצט פֿאַר בלויע אָדער וויאָלעט לאַזערס.

②עפעקטיווקייט און מאַכט

טרעגער מאָביליטי און ניט-ראַדיאַטיווע רעקאָמבינאַציע ראַטעס ווירקן די אָפּטיש-צו-עלעקטרישע קאָנווערסיע עפעקטיווקייט.

③טערמישע פאָרשטעלונג

פֿאַרשידענע מאַטעריאַלן רעאַגירן צו טעמפּעראַטור ענדערונגען אין פֿאַרשידענע וועגן, וואָס השפּעה האָט אויף די פֿאַרלעסלעכקייט פֿון דעם לאַזער אין אינדוסטריעלע און מיליטערישע סביבות.

④מאָדולאַציע רעספּאָנס

דער געווינס מעדיום האט אן איינפלוס אויף דעם לייזער'ס שנעלקייט פון ענטפער, וואָס איז קריטיש אין הויך-גיכקייט קאָמוניקאַציע אַפּלאַקיישאַנז.

5. מסקנא

אין דער קאָמפּלעקסער סטרוקטור פון האַלב-קאָנדוקטאָר לאַזערס, איז דער געווינס-מעדיום באמת זײַן "האַרץ"—נישט נאָר פאַראַנטוואָרטלעך פֿאַר דזשענערירן דעם לאַזער, נאָר אויך פֿאַר השפּעה אויף זיין לעבן, פעסטקייט און אַפּליקאַציע סצענאַרן. פֿון מאַטעריאַל סעלעקציע ביז סטרוקטורעלן פּלאַן, פֿון מאַקראָסקאָפּישער פאָרשטעלונג ביז מיקראָסקאָפּישע מעכאַניזמען, יעדער דורכברוך אין געווינס מעדיום טרייבט לאַזער טעכנאָלאָגיע צו גרעסערע פאָרשטעלונג, ברייטערע אַפּליקאַציעס און טיפֿערע אויספֿאָרשונג.

מיט אנגייענדע פארשריטן אין מאַטעריאַל וויסנשאַפֿט און נאַנאָ-פאַבריקאַציע טעכנאָלאָגיע, ווערט ערוואַרטעט אַז צוקונפֿטיקע געווינס מעדיום וועט ברענגען העכערע ברייטקייט, ברייטערע כוואַליע-ברייטערע קאַווערידזש, און קלוגערע לאַזער לייזונגען.—עפענען מער מעגלעכקייטן פאר וויסנשאפט, אינדוסטריע און געזעלשאפט.