Prionnsabal obrach agus prìomh sheòrsaicheanlaser leth-chonnsachaidh
leth-sheoltaicheDiodan laser, leis an èifeachdas àrd, an ìre bheag agus an iomadachd tonn-fhaid, tha iad air an cleachdadh gu farsaing mar phrìomh phàirtean de theicneòlas optoelectronic ann an raointean leithid conaltradh, cùram meidigeach agus giullachd gnìomhachais. Tha an artaigil seo a’ toirt a-steach tuilleadh prionnsapal obrach agus seòrsachan leusairean leth-chonnsachaidh, a tha goireasach airson iomradh taghaidh a’ mhòr-chuid de luchd-rannsachaidh optoelectronic.
1. Prionnsabal sgaoilidh solais leusairean leth-chonnsachaidh
Tha prionnsabal soillseachaidh leusairean leth-chonnsachaidh stèidhichte air structar a’ chòmhlain, gluasadan dealain agus sgaoileadh brosnaichte stuthan leth-chonnsachaidh. Tha stuthan leth-chonnsachaidh nan seòrsa stuth le beàrn-chòmhlain, anns a bheil còmhlan vaileins agus còmhlan giùlain. Nuair a tha an stuth anns an staid talmhainn, bidh dealanan a’ lìonadh a’ chòmhlain vaileins agus chan eil dealanan anns a’ chòmhlan giùlain. Nuair a thèid raon dealain sònraichte a chuir an sàs gu taobh a-muigh no nuair a thèid sruth a stealladh a-steach, gluaisidh cuid de dealanan bhon chòmhlan vaileins chun a’ chòmhlain giùlain, a’ cruthachadh paidhrichean dealan-toll. Rè pròiseas leigeil ma sgaoil lùth, nuair a bhios na paidhrichean dealan-toll seo air am brosnachadh leis an t-saoghal a-muigh, thèid fotonan, is e sin, leusairean, a chruthachadh.
2. Modhan brosnachaidh leusairean leth-chonnsachaidh
Tha trì prìomh dhòighean brosnachaidh ann airson lasers leth-chonnsachaidh, is iad sin seòrsa stealladh dealain, seòrsa pumpa optigeach agus seòrsa brosnachaidh beam electron àrd-lùtha.
Lasairean leth-chonnsachaidh air an stealladh gu dealain: San fharsaingeachd, is e diodes uachdar-cheangail leth-chonnsachaidh a th’ annta air an dèanamh de stuthan leithid gallium arsenide (GaAs), cadmium sulfide (CdS), indium phosphide (InP), agus sinc sulfide (ZnS). Tha iad air an brosnachadh le bhith a’ stealladh sruth air feadh a’ chlaonaidh air adhart, a’ gineadh sgaoilidhean brosnaichte ann an roinn plèana a’ cheangail.
Lasairean leth-chonnsachaidh air an pumpadh gu optaigeach: San fharsaingeachd, thathas a’ cleachdadh criostalan singilte leth-chonnsachaidh seòrsa-N no seòrsa-P (leithid GaAS, InAs, InSb, msaa.) mar an stuth obrach, agus anleusairair a sgaoileadh le lasers eile air a chleachdadh mar an brosnachadh a tha air a phumpadh gu optaigeach.
Lasairean leth-chonnsachaidh air am brosnachadh le gath dealanach àrd-lùtha: San fharsaingeachd, bidh iad cuideachd a’ cleachdadh criostalan singilte leth-chonnsachaidh seòrsa-N no seòrsa-P (leithid PbS, CdS, ZhO, msaa.) mar an stuth obrach agus bidh iad air am brosnachadh le bhith a’ stealladh gath dealanach àrd-lùtha bhon taobh a-muigh. Am measg innealan laser leth-chonnsachaidh, is e an laser diode GaAs air a stealladh gu dealain le heterostructar dùbailte an tè le coileanadh nas fheàrr agus cleachdadh nas fharsainge.
3. Na prìomh sheòrsaichean de leusairean leth-chonnsachaidh
’S e Roinn Ghnìomhach leusair leth-chonnsachaidh am prìomh raon airson gineadh is leudachadh foton, agus chan eil ann ach beagan mhicromeatairean de thiugh. Bithear a’ cleachdadh structaran treòrachaidh tonn a-staigh gus sgaoileadh taobhach foton a chuingealachadh agus dùmhlachd lùtha a mheudachadh (leithid treòraichean tonn druim agus heterojunctions fon talamh). Bidh an leusair a’ gabhail ri dealbhadh sinc teas agus a’ taghadh stuthan giùlain teirmeach àrd (leithid aloidh copar-tungsten) airson sgaoileadh teas luath, a dh’ fhaodadh casg a chuir air gluasad tonn-fhaid air adhbhrachadh le cus teasachadh. A rèir an structair agus suidheachaidhean tagraidh, faodar leusairean leth-chonnsachaidh a sheòrsachadh anns na ceithir roinnean a leanas:
Laser a’ leigeil a-mach oir (EEL)
Tha an leusair air a chur a-mach bhon uachdar sgoltadh air taobh a’ chip, a’ cruthachadh àite eliptigeach (le ceàrn sgaoilidh de mu 30° × 10°). Am measg nan tonn-fhaid àbhaisteach tha 808nm (airson pumpadh), 980 nm (airson conaltradh), agus 1550 nm (airson conaltradh snàithleach). Tha e air a chleachdadh gu farsaing ann an gearradh gnìomhachais àrd-chumhachd, stòran pumpadh leusair snàithleach, agus lìonraidhean cnàimh-droma conaltraidh optigeach.
2. Laser a’ sgaoileadh uachdar cuas inghearach (VCSEL)
Tha an leusair air a sgaoileadh gu ceart-cheàrnach ri uachdar a’ chip, le beam cruinn is co-chothromach (Ceàrn eadar-dhealachaidh <15°). Tha e ag amalachadh meòrachadh Bragg sgaoilte (DBR), a’ cur às don fheum air meòrachadh taobh a-muigh. Tha e air a chleachdadh gu farsaing ann an mothachadh 3D (leithid aithneachadh aghaidh fòn-làimhe), conaltradh optigeach geàrr-raoin (ionadan dàta), agus LiDAR.
3. Leusair Eas-chnàimh Cuantum (QCL)
Stèidhichte air gluasad eas-chruthach dealanan eadar tobraichean cuantamach, tha an tonn-fhaid a’ còmhdach an raoin meadhan-gu-fada-infridhearg (3-30 μm), gun fheum air tionndadh sluaigh. Tha fotonan air an gineadh tro ghluasadan eadar-fho-bhandan agus tha iad air an cleachdadh gu cumanta ann an tagraidhean leithid mothachadh gas (leithid lorg CO₂), ìomhaighean terahertz, agus sgrùdadh àrainneachdail.
Faodaidh dealbhadh cuas taobh a-muigh an leusair tionnsachail (sgàthan gràta/prisma/MEMS) raon tionnsachaidh tonn-fhaid de ±50 nm a choileanadh, le leud-loidhne cumhang (<100 kHz) agus co-mheas diùltadh modh-taobh àrd (>50 dB). Tha e air a chleachdadh gu cumanta ann an tagraidhean leithid conaltradh ioma-fhillte roinneadh tonn-fhaid dùmhail (DWDM), mion-sgrùdadh speactram, agus ìomhaighean bith-mheidigeach. Tha leusairean leth-sheoltairean air an cleachdadh gu farsaing ann an innealan leusair conaltraidh, innealan stòraidh leusair didseatach, uidheamachd giullachd leusair, uidheamachd comharrachaidh is pacaidh leusair, clò-sgrìobhadh is clò-bhualadh leusair, uidheamachd meidigeach leusair, ionnstramaidean lorg astar is co-thaobhadh leusair, ionnstramaidean is uidheamachd leusair airson dibhearsain is foghlam, co-phàirtean is pàirtean leusair, msaa. Buinidh iad do phrìomh phàirtean gnìomhachas an leusair. Air sgàth an raon farsaing de thagraidhean a th’ ann, tha grunn bhrandan is luchd-saothrachaidh leusairean ann. Nuair a bhios tu a’ dèanamh roghainn, bu chòir dha a bhith stèidhichte air feumalachdan sònraichte agus raointean tagraidh. Tha diofar thagraidhean aig diofar luchd-saothrachaidh ann an diofar raointean, agus bu chòir taghadh luchd-saothrachaidh is leusairean a dhèanamh a rèir fìor raon tagraidh a’ phròiseict.
Ùine puist: 5 Samhain, 2025