Lazer diyotları olarak da bilinen yarı iletken lazerler, çalışma malzemeleri olarak yarı iletken malzemeleri kullanan lazerlerdir. Küçük boyut ve uzun ömür özelliklerine sahiptir ve entegre devrelerle uyumlu çalışma voltajını ve akımını pompalamak için basit enjeksiyon akımını kullanabilir, böylece monolitik olarak entegre edilebilir.
Bu avantajları nedeniyle yarı iletken diyot lazerler, lazer iletişiminde, optik depolamada, optik jiroskoplarda, lazer baskıda, menzilinde ve radarda yaygın olarak kullanılmaktadır.
Lazer ışığı yayma prensibi
Lazer aşağıdaki koşulları karşılamalıdır:
1. Nüfusun tersine çevrilmesi;
2. Optik geri besleme rolünü oynayabilen ve lazer salınımı oluşturabilen bir rezonans boşluğu olmalıdır; çeşitli formların oluşumu, en basit olanı Fabry-Parrot rezonans boşluğudur.
3. Üçüncüsü, lazer eşik koşulunu karşılamalıdır, yani kazanç toplam kayıptan daha büyük olmalıdır.
Yarı iletken lazer özellikleri
Yarı iletken lazer, çalışma maddesi olarak yarı iletken malzeme içeren bir lazer cihazı türüdür. 1962 yılında doğmuştur. Lazerlerin ortak özelliklerinin yanı sıra aşağıdaki avantajlara da sahiptir:
(1) Küçük boyutlu ve hafif;
(2) Düşük sürüş gücü ve akımı;
(3) Yüksek verimlilik ve uzun çalışma ömrü;
(4) Doğrudan elektrikle modüle edilebilir;
(5) Çeşitli optoelektronik cihazlarla optoelektronik entegrasyonu gerçekleştirmek kolaydır;
(6) Yarı iletken üretim teknolojisi ile uyumludur; seri üretim mümkündür.
Bu özelliklerinden dolayı, yarı iletken lazerler başlangıcından bu yana dünyanın her yerinden kapsamlı bir ilgi ve araştırma almıştır. Dünyanın en hızlı büyüyen, en yaygın kullanılan lazeri, ticarileştirme için laboratuvardan ilk çıkan ve en büyük çıktı değeri haline gelmiştir.
Yarı iletken lazerin çalışma prensibi
Yarı iletken lazerlerin çalışma prensibi, ışık yaymak için enerji bantları arasında geçiş yapmak için yarı iletken malzemeler (yani elektronların kullanılması) kullanan uyarma yöntemidir. Yarı iletken kristalin bölünme yüzeyi, ışık salınımı ve geri besleme yapmak için bir rezonant boşluk oluşturmak üzere aynalar gibi iki paralel ayna oluşturur. Işık üreten radyasyon güçlendirilir ve lazer ışığı çıkar.
Yarı iletken lazerler taşıyıcıları enjekte ederek çalışır. Lazer emisyonu için üç temel koşul karşılanmalıdır:
(1) Yeterli popülasyon ters çevirme dağılımını üretmek için, yani yüksek enerjili durumdaki parçacıkların sayısı, düşük enerjili durumdakinden yeterince daha büyüktür;
(2) Bir geri besleme fonksiyonu oynayabilen uygun bir rezonans boşluğu vardır, böylece uyarılmış emisyon fotonları çoğalır, böylece lazer salınımı meydana gelir;
(3) Foton kazancını foton kaybına eşit veya ondan daha büyük hale getirmek için belirli bir eşik koşulu karşılanmalıdır.
