반도체 레이저의 장점 반도체 레이저의 작동 원리

반도체 레이저는 1962년에 여기 성공했고, 1970년에는 상온에서 연속 출력을 달성했다. 이후 개선을 거쳐 이중 이종접합형 레이저와 스트라이프형 레이저 다이오드가 개발되었으며 이는 광섬유 통신, 광디스크, 레이저 프린터, 레이저 스캐너, 레이저 포인터(레이저 포인터) 등에 널리 사용된다. 원자 램프. 아래 편집자가 반도체 레이저의 장점과 작동 원리를 소개합니다.

도체 레이저의 작동 원리

고체의 에너지 밴드 이론에 따르면, 반도체 물질 내 전자의 에너지 준위는 에너지 밴드를 형성합니다. 에너지가 높은 쪽이 전도대, 낮은 에너지가 가전자대, 두 띠가 금지대로 분리되어 있습니다. 반도체에 도입된 비평형 전자-정공 쌍이 재결합할 때 방출된 에너지는 발광의 형태로 방출되는데, 이는 캐리어의 재결합 발광이다.

일반적으로 사용되는 반도체 재료에는 직접 밴드 갭 재료와 간접 밴드 갭 재료의 두 가지 주요 범주가 있습니다. GaAs(갈륨 비소)와 같은 직접 밴드 갭 반도체 재료는 간접 밴드 갭 반도체 재료보다 에너지 밀도가 더 높습니다. Si와 같은 복사 전이 확률이 훨씬 높고 발광 효율도 훨씬 높습니다.

반도체 복합 발광이 유도 방출(예: 레이저 광 생성)을 달성하기 위해 필요한 조건은 다음과 같습니다.

① 입자 수 반전 분포가 P형에서 활성 소스로 주입됩니다. 해당 영역의 캐리어 밀도가 매우 높으면 전도대 전자 상태를 차지하는 전자 수가 가전자대 전자 상태를 차지하는 전자 수를 초과하여 입자 수 반전 분포를 형성합니다.

② 빛 공진 공동 반도체 레이저에서 공진 공동은 양쪽 끝이 거울로 구성되어 있는데, 이를 파브리-페로 공동이라고 합니다.

③광 손실을 보상하기 위해 높은 이득을 사용합니다. 공진 공동의 광 손실은 주로 반사 표면에서 외부로 방출되는 손실과 매질의 광 흡수입니다.

반도체 레이저는 캐리어를 주입하여 작동하며, 레이저를 방출하려면 세 가지 기본 조건이 충족되어야 합니다.

(1) 충분한 입자 수 반전 분포를 생성해야 합니다. 즉, 고에너지 상태의 입자 수가 저에너지 상태의 입자 수보다 충분히 큽니다.

(2) 피드백 효과로 인해 유도 방출 광자의 확산이 발생하여 레이저 진동이 발생하는 역할을 할 수 있는 적합한 공진 공동이 있습니다.

(3) 특정 임계값 조건은 다음과 같아야 합니다. 광자 이득이 광자 손실보다 크거나 같도록 충족됩니다.

반도체 레이저의 작동 원리는 여기(勵起) 방식으로, 반도체 물질(즉, 전자를 이용)을 이용하여 에너지 밴드 사이를 전이시켜 빛을 방출하고, 반도체 결정의 벽개면을 이용하여 두 개의 에너지 밴드를 형성하는 것이다. 평행 거울은 공진 공동을 형성하여 빛을 진동시키고 피드백시켜 빛 방사 증폭을 생성하고 레이저 빛을 출력합니다.

반도체 레이저의 장점

반도체 다이오드 레이저는 가장 실용적이고 중요한 레이저 유형이다. 장점은 작은 크기, 가벼운 무게, 우수한 신뢰성, 긴 서비스 수명 및 낮은 전력 소비입니다. 또한, 반도체 레이저는 저전압 정전류 전원 공급 모드를 채택하여 정전률이 낮고 사용이 안전하며 유지 관리 비용이 저렴합니다. 현재, 사용되는 반도체 레이저의 수는 모든 레이저 중에서 1위를 차지하고 있으며, 일부 중요한 응용 분야에서는 과거에 일반적으로 사용되었던 다른 레이저가 점차적으로 반도체 레이저로 대체되었습니다.

위 내용을 보면, 반도체 레이저가 다른 레이저에 비해 우수하고 선두주자라고 할 수 있어 실생활에 더욱 폭넓게 활용되고 있어 편리성과 편의성을 갖추고 있음을 알 수 있다. 그리고 그 장점은 사람들이 잘 활용하여 사람들의 삶에 큰 편리함을 가져다줍니다.