Алгоритм - Учебный центр

Версия сайта для слабовидящих
Заполните форму ниже! Мы вам перезвоним!

Нажав на кнопку "Отправить", Я даю своё согласие на автоматизированную обработку указанной информации, распространяющейся на осуществление всех действий с ней, включая сбор, передачу по сетям связи общего назначения, накопление, хранение, обновление, изменение, использование, обезличивание, блокирование, уничтожение и обработку посредством внесения в электронную базу данных, систематизации, включения в списки и отчетные формы.


Полупроводниковые лазеры в копировальной технике.

Полупроводниковые  лазеры в копировальной технике. 

 

Слово Laser означает Light Amplification by Stimulated Emission of  Radiation – усиление света вынужденным излучением, или в русскоязычной терминологии  -  это оптический квантовый генератор.  Энергия лазера представляет собой электромагнитное излучение, которое может быть видимым или невидимым, и представима в виде очень коротких импульсов, называемых фотонами (фотон – минимальная частица энергии). Видимый луч лазера может быть красным или голубым, невидимый луч лазера может быть, например, инфрокрасным. Лазеры широко применяются в различных устройствах компьютерной техники: копирах, принтерах, оптических дисках и др. устройствах.

Свет обычно представляет собой спектр электро­магнитных излучений различных длин волн (рис.1), испускаемых во все сто­роны множеством не связанных между собой микроизлучателей, например, солнечный свет или свет от нити накаливания, т. е. излучаемый, как правило, вследствие термической эмиссии. При таком излучении (некогерентном) затруднена возможность ма­нипуляций со световым пучком для его однозначных пространст­венно-временных преобразований.

QIP Shot - Image: 2016-09-15 15:45:09 

Рис. 1.

 

Существуют два основных типа источников излучения (полупроводниковых излучателей когерентного света), удовлетворяющие требовани­ям современных оптоэлектронных устройств, которые широко используются в настоящее время;

-  светоизлучающие диоды (CD)

-  полупроводниковые лазерные диоды (LD).

Основной отличительной чертой между светодиодами и лазерными диодами является ширина спектра излучения. Светоизлучающие диоды имеют широкий спектр излучения, в то время как лазерные диоды имеют значительно более узкий спектр (рис. 2). Оба излучающих уст­ройства компактны и хорошо согласуются со стандартными электронными схемами.

QIP Shot - Image: 2016-09-15 15:46:09 

Рис. 2. Спектры излучения светодиодов (a) и лазерных диодов (б, в)

 Светоизлучающие диоды  построены на основе  полупроводников р-п типа, излучающих свет в условиях, когда отрицательная клемма электрической батареи подсоединяет­ся к участку полупроводника n-типа, а положительная клемма к полупроводнику р-типа.  В этом режиме электроны инжектируются в полу­проводник n-типа и вытягиваются из полупроводника р-типа. На рис. 3 в схематическом виде представлен СD и его работа.

QIP Shot - Image: 2016-09-15 15:47:24

Рис. 3. Светоизлучающий диод

 Положительный наклон энергетических зон приводит к движению элек­тронов и дырок навстречу друг другу и миграции их через обедненную но­сителями зону перехода. В результате захвата электронов дырками происходит излучение света. Для постоянного повторения данного процесса и уравно­вешивания процесса рекомбинации требуется подпитка перехода новыми носителями заряда, осуществляемая при пропускании тока. При отключении тока рекомбинация приводит к восстановлению обедненной зоны в области перехода и излучение прекращается. Светоизлучающие диоды, явля­ются более сложными приборами по сравнению с описанным выше, однако принцип работы у них тот же. Сложности возникают из-за того, что необхо­димо создать источник с заданными характеристиками какой-либо волоконно-оптической системы. Принципиальными характеристиками диода являются длина волны излучаемого света и пространственная диаграмма излучения.

Описанный выше СD - устройство с гомогенным переходом, то есть с переходом, образованным единственным полупроводниковым материалом. СD с гомогенным переходом излучает свет как с боковой границы пере­хода, так и со всей его плоской поверхности. Излучение при этом имеет широкую диаграмму и малую интенсивность, что не совсем пригодно для использования в оптических волокнах. В этом случае только малая часть из­лученного света может быть направлена в ядро волокна.

Использование гетерогенной структуры перехода позволяет решить данную проблему. Носители заряда оказываются ограниченными активной областью кристалла. Гетерогенный переход является переходом р-n типа, образован­ным материалами с аналогичной кристаллической структурой, но с отлича­ющимися энергетическими уровнями и показателями преломления. Эти различия обеспечивают пространственную локализацию носителей заряда и более направленное излучение света. Разница показателей преломления ис­пользуется, например, для локализации и управления световыми пучками по­добно тому, как это происходит в оптическом волокне. В результате получается узконаправленное излучение.

 


Лицензия