Diody świecące i lasery półprzewodnikowe

1. Diody świecące i lasery półprzewodnikowe

2. Energia Poziom 2 Pasma energetyczne Poziom 1 Odległość atomów Od poziomów energetycznych w atomie do pasm energetycznych w krysztale

3. Pasmo, czyli zbiór poziomów energetycznych

4. Energia elektron dziura Złącze p-n What is a Diode?

5. kierunek przepływu prądu – + kierunek ruchu elektronów P N Złącze p-n • Złącze p-n spolaryzowane w kierunku przewodzenia • Energia emitowanego promieniowania pochodzi z rekombinacji pary dziura–elektron w półprzewodniku • Elektron i dziuraspotykając się w obszarze złącza mogą ulec rekombinacji promienistej - energia w całości lub większej części jest przekazywana fotonowi i wraz z nim wypromieniowana

6. Krzem i jego własności How Semiconductors Work

7. „wolny” elektron „wolny” elektron Pasmo przewodzenia Poziomy donorowe Pasmo walencyjne Typ n

8. Pasmo przewodzenia Dziura Poziomy akceptorowe Dziura Pasmo walencyjne Typ p

9. Homozłączowe diody DEL

10. Powierzchniowa dioda elektroluminescencyjna

11. Dioda superluminescencyjna

12. Rodzaj półprzewodnika decyduje o długości emitowanej fali

13. Rezonator

14. Moc emitowana przez laser półprzewodnikowy od prądu • Dla zainicjowania akcji laserowej prąd zasilający musi mieć odpowiednią wartość zwaną prądem progowym I • Zmiany natężenia prądu zmieniając ilość wstrzykiwanych nośników przekładają się na modulację natężenia emitowanego światła Moc świetlna Emisja wymuszona Emisja spontaniczna Natężenie prądu Prąd progowy

15. Charakterystyki widmowe lasera półprzewodnikowego • poniżej progu wzbudzenia – dioda elektroluminescencyjna • powyżej progu wzbudzenia – dioda laserowa dioda laserowa  = 0,15 [nm]  = 4,5 [nm] dioda elektroluminescencyjna  [m] 0,851 0,849 0,847 0,845 0,843 0,841 0,839

16. Geometria wiązki lasera pp 45o 9o

17. Laser z emisją krawędziową, z rezonatorem Fabry-Perota Britney's Guide to Semiconductor Physics

18. Pasma dla heterostruktury NpP (n+pp+) AlGaAs/GaAs/AlGaAs

19. Rejon dyfuzyjny typu p + n - AlGaAs p - AlGaAs Warstwa aktywna p - GaAs n - AlGaAs n - GaAs – Lasery o właściwościach wyznaczonych przez wzmocnienie optyczne • W laserach tych prąd jest wstrzykiwany jedynie w wąskim pasku. Takie lasery są nazywane laserami o geometrii paskowej • Wstrzykiwanie to powoduje zmienny rozkład nośników w płaszczyźnie złącza, z maksimum w środku paska, pokrywającym się, z maksimum wzmocnienia optycznego

20. Kontakt SiO2 p - lnP SiO2 Warstwa aktywna lnGaAsP n - lnP n+ - lnP Podłoże Lasery, z prowadzeniem światła jest przez odpowiednie ukształtowanie współczynnika załamania • Falowód ten jest wykonany przez wprowadzenie odpowiednich skokowych zmian współczynnika załamania • W tych laserach obszar, w którym prowadzone jest światło, określono przez uformowanie falowodu wzdłuż złącza

21. Rejon aktywny Bariera Pasmo przewodzenia ~>hf Pasmo walencyjne Lasery z wieloma studniami kwantowymi (MQW)

22. Siatka p p Warstwa aktywna Warstwa aktywna DBR DBR n n Lasery z rozłożonym sprzężeniem zwrotnym i odbiciem Bragga DFB DBR

23. IA IP IG p - lnP Sterowanie fazą Siatka Falowód Warstwa aktywna n - lnP Trzysekcyjny laser DBR

24. Najnowsze osiągnięcia i konstrukcje • Lasery VCSEL (vixel) • Lasery niebieskie

25. Różne typy laserów typu VIXEL Britney's Guide to Semiconductor Physics

26. Metalic Reflector VCSEL

27. Etched Well VCSEL

28. Air Post VCSEL

29. Burried Regrowth VCSEL

30. Podsumowanie • Lasery półprzewodnikowe, ciągle udoskonalane, obejmujące coraz szerszy zakres widma częstości i generujące promieniowanie nawet o znacznych mocach stanowią prawdziwy przełom w technice laserowej • Są produkowane masowo i stosowane w wielu powszechnie używanych urządzeniach • Dzięki takim zaletom, jak małe wymiary, łatwość modulacji emitowanego promieniowania, niezawodność pracy i proste zasilanie znalazły szerokie zastosowanie jako źródło modulowanego promieniowania w telekomunikacji światłowodowej • W sprzęcie powszechnego użytku stosuje się lasery w odtwarzaczach i napędach optycznych przy odczycie informacji optycznej zapisanej na płytach CD