Пред.
След.
Макеты страниц
Распознанный текст, спецсимволы и формулы могут содержать ошибки, поэтому с корректным вариантом рекомендуем ознакомиться на отсканированных изображениях учебника выше Также, советуем воспользоваться поиском по сайту, мы уверены, что вы сможете найти больше информации по нужной Вам тематике 1.7. ПОЛУПРОВОДНИКОВЫЙ ЛАЗЕРВ создании полупроводникового лазера приоритет принадлежит советским ученым. Уже в 1958 году Н. Г. Басовым и его сотрудниками было указано на возможность использования полупроводниковых материалов в качестве активных сред. И тогда же отмечалось, что применение полупроводников даст возможность непосредственно преобразовывать энергию электрического тока в энергию когерентного излучения. Впоследствии Н. Г. Басову, Ю. М. Попову, О. Н. Крохину, А. Е. Шотову была присуждена Ленинская премия за создание полупроводникового лазера [2]. Принцип работы полупроводникового лазера может быть объяснен следующим образом. Согласно квантовой теории электроны в полупроводнике могут занимать две широкие энергетические полосы (рис. 14). Нижняя представляет собой валентную зону, а верхняя — зону проводимости. В нормальном чистом полупроводнике при низкой температуре все электроны связаны и занимают энергетический уровень, расположенный в пределах валентной зоны. Если на полупроводник подействовать электрическим током или световыми импульсами, то часть электронов перейдет в зону проводимости. В результате перехода в валентной зоне окажутся свободные места, которые в физике называют «дырками». Эти дырки играют роль положительного заряда.
Рис. 14. Схема энергетических уровней полупроводникового лазера Произойдет перераспределение электронов между уровнями валентной зоны и зоны проводимости, и можно говорить, в определенном смысле, о перенаселенности верхней энергетической зоны. В некоторых полупроводниках, подобных арсениду галлия, в результате обратного перехода электронов из зоны проводимости с более высокого уровня в валентную зону и их соединения с дырками, т. е. при рекомбинации разноименных носителей заряда, происходит излучение фотонов. Для уменьшения ширины запрещенной зоны в полупроводник вводят примеси, которые создают отдельные местные энергетические зоны. Чтобы создать инверсную населенность, используют различные методы — либо перевозбуждают с помощью оптического излучения, либо ударной ионизацией, либо с помощью импульсов электрического тока. Последний метод позволяет получить инверсную населенность в полупроводниках с различной шириной запрещенной зоны. Это приводит к тому, что возникают предпосылки к получению излучения в диапазоне от далекой инфракрасной области до ультрафиолетовой. При этом сравнительно легко получить кпд около 40...50% [17]. Схема полупроводникового лазера и его спектральная характеристка представлены на рис. 15. Здесь в качестве активного вещества используется арсенид галлия,
Рис. 15. Схема полупроводникового лазера (а) и его спектральная характеристика (б) содержащий примеси той же частотой. В качестве активного вещества используют также фосфид галлия, сурьмянистый индий, сурьмянистый галлий, арсенид-фосфид-галлия и др. Один из первых образцов полупроводниковых лазеров был представлен на Лейпцигской ярмарке в. 1965 году. Он имеет марку «Луч-3». Размеры кристалла из арсенида галлия составляли В табл. 4 приведены материалы, из которых изготавливают полупроводниковые лазеры, и значения длины волны излучаемой энергии. Таблица 4 (см. скан) Материалы полупроводниковых лазеров
|
1 |
Оглавление
|