Cad é an léasair leathsheoltóra?

Ó aireagán an chéad léasair leathsheoltóra ar domhan i 1962, tá athruithe ollmhóra déanta ar an léasair leathsheoltóra, ag cur go mór le forbairt na heolaíochta agus na teicneolaíochta eile, agus meastar go bhfuil sé ar cheann de na aireagán daonna is mó san fhichiú haois. Le deich mbliana anuas, d'fhorbair léasair leathsheoltóra níos tapúla agus tá siad anois ar an teicneolaíocht léasair is mó fáis ar domhan. Clúdaíonn raon feidhme na léasair leathsheoltóra an réimse iomlán optoelectronics agus tá sé anois mar chroí-theicneolaíocht in eolaíocht optoelectronics an lae inniu. Mar gheall ar na buntáistí a bhaineann le méid beag, struchtúr simplí, fuinneamh ionchuir íseal, saolré fada, modhnú éasca agus praghas íseal, úsáidtear léasair leathsheoltóra go forleathan i réimse na optoelectronics agus tá meas mór orthu ag tíortha ar fud an domhain.

léasair leathsheoltóra
A léasair leathsheoltórais léasair miniaturized é a úsáideann acomhal Pn nó acomhal PIN comhdhéanta d'ábhar leathsheoltóra bearna banna díreach mar an tsubstaint oibre. Tá mórán ábhar oibre léasair leathsheoltóra ann. I measc na n-ábhar leathsheoltóra atá déanta i léasair tá arsenide ghailliam, arsenide indium, antimonide indium, suilfíd caidmiam, telluride caidmiam, seiléiníd luaidhe, telluride luaidhe, arsenide Gailliam alúmanaim, Fosfar indium, Arsanaic, etc. Tá trí phríomh-mhodhanna excitation leathsheoltóra léasair, eadhon cineál insteallta leictreacha, cineál caidéil optúla agus cineál excitation bhíoma leictreon ard-fhuinnimh. Is é modh excitation an chuid is mó de léasair leathsheoltóra ná instealladh leictreach, is é sin, cuirtear voltas ar aghaidh ar an acomhal Pn chun astú spreagtha a ghiniúint sa réigiún eitleáin acomhal, is é sin, dé-óid réamhchlaonta. Dá bhrí sin, tugtar dé-óid léasair leathsheoltóra ar léasair leathsheoltóra freisin. Maidir le leathsheoltóirí, ós rud é go n-aistríonn leictreoin idir bannaí fuinnimh seachas leibhéil fuinnimh scoite, níl luach cinnte ag an bhfuinneamh aistrithe, rud a fhágann go bhfuil tonnfhad aschuir léasair leathsheoltóra scaipthe thar raon leathan. ar an raon. Is iad na tonnfhaid a astaíonn siad idir 0.3 agus 34 μm. Déantar an raon tonnfhad a chinneadh ag bearna banna fuinnimh an ábhair a úsáidtear. Is é an ceann is coitianta ná léasair heterojunction dúbailte AlGaAs, a bhfuil tonnfhad aschuir 750-890 nm aige.
Tá taithí ag an teicneolaíocht déantúsaíochta léasair leathsheoltóra ón modh idirleathadh go dtí epitaxy chéim leachtach (LPE), epitaxy céim ghaile (VPE), epitaxy beam móilíneach (MBE), modh MOCVD (sistiúchán gaile cumaisc orgánach miotail), epitaxy beam ceimiceach (CBE) ). agus teaglaim éagsúla díobh. Is é an míbhuntáiste is mó a bhaineann le léasair leathsheoltóra ná go bhfuil tionchar mór ag an teocht ar fheidhmíocht léasair, agus tá uillinn éagsúlachta an bhíoma mór (go ginearálta idir cúpla céim agus 20 céim), agus mar sin tá sé bocht i dtreocht, monacrómatacht agus comhleanúnachas. Mar sin féin, le forbairt na heolaíochta agus na teicneolaíochta go mear, tá taighde léasair leathsheoltóra ag dul chun cinn i dtreo doimhneacht, agus tá feidhmíocht léasair leathsheoltóra ag feabhsú i gcónaí. Déanfaidh teicneolaíocht optoelectronic leathsheoltóra le léasair leathsheoltóra mar chroílár dul chun cinn níos mó agus beidh ról níos mó aige i sochaí faisnéise an 21ú haois.

Conas a oibríonn léasair leathsheoltóra?
A léasair leathsheoltórais foinse radaíochta comhleanúnach é. Chun solas léasair a ghiniúint, ní mór trí choinníoll bhunúsacha a chomhlíonadh:
1. Coinníoll gnóthachain: Bunaítear dáileadh inbhéartaithe na n-iompróirí sa mheán léasair (réigiún gníomhach). Sa leathsheoltóir, tá an banna fuinnimh a léiríonn an fuinneamh leictreon comhdhéanta de shraith de leibhéil fuinnimh atá gar do leanúnach. Dá bhrí sin, sa leathsheoltóir D'fhonn inbhéartú daonra a bhaint amach, ní mór líon na leictreon ag bun an bhanna seoltaí den stát ard-fhuinnimh a bheith i bhfad níos mó ná líon na bpoll ag barr banna valence an ísealfhuinnimh. staid idir an dá réigiún banna fuinnimh. Tá an heterojunction claonta ar aghaidh chun iompróirí riachtanacha a instealladh isteach sa chiseal gníomhach chun leictreoin a spreagadh ón mbanda valence le fuinneamh níos ísle chuig an mbanda seolta le fuinneamh níos airde. Tarlaíonn astaíocht spreagtha nuair a chomhcheanglaíonn líon mór leictreon i stát inbhéartaithe daonra le poill.
2. Chun a fháil i ndáiríre radaíocht comhleanúnach spreagadh, ní mór an radaíocht spreagtha a thabhairt mar bhia ais amanna éagsúla sa resonator optúla le ascalaithe foirm léasair. Is é an resonator léasair déanta ag an dromchla cleavage nádúrtha an criostail leathsheoltóra mar scáthán, de ghnáth i An deireadh nach bhfuil solas scaoileann brataithe le ard-machnamh scannán multilayer tréleictreach, agus tá an dromchla-astaíoch éadrom brataithe le frith- scannán machnaimh. Maidir leis an cuas F-p (Fabry-Perot cuas) léasair leathsheoltóra, is féidir leis an cuas F-p a bhunú go héasca trí úsáid a bhaint an eitleán scoilteachta nádúrtha an criostail ingearach leis an p-n acomhal eitleán.
3. D'fhonn ascalaithe cobhsaí a fhoirmiú, ní mór don mheán léasair a bheith in ann gnóthachan sách mór a sholáthar chun an caillteanas optúil de bharr an athshondóra agus an caillteanas de bharr aschur léasair ón dromchla cuas, etc., a chúiteamh agus go leanúnach. méadú ar an réimse optúil sa chuas. Éilíonn sé seo instealladh reatha láidir go leor, is é sin, go bhfuil dóthain inbhéartaithe daonra ann, is airde an méid inbhéartaithe daonra, is mó an gnóthachan a fhaightear, is é sin, ní mór coinníoll áirithe tairsí reatha a chomhlíonadh. Nuair a shroicheann an léasair an tairseach, is féidir leis an solas le tonnfhad ar leith athshondas sa chuas agus a aimpliú, agus ar deireadh foirm léasair agus aschur go leanúnach. Is féidir a fheiceáil, i léasair leathsheoltóra, gurb é trasdul dipole leictreoin agus poill an próiseas bunúsach maidir le hastú solais agus aimpliú solais. Maidir le léasair leathsheoltóra nua, aithnítear faoi láthair gurb iad toibreacha chandamach an fórsa tiomána bunúsach chun léasair leathsheoltóra a fhorbairt. Síneadh go dtí an chéid seo cé acu is féidir le sreanga chandamach agus poncanna chandamach leas iomlán a bhaint as éifeachtaí chandamach. Tá iarracht déanta ag eolaithe struchtúir féin-eagraithe a úsáid chun poncanna chandamach a dhéanamh in ábhair éagsúla, agus baineadh úsáid as poncanna chandamach GaInN i léasair leathsheoltóra.

Stair Fhorbairt Léasair Leathsheoltóra
Tá anléasair leathsheoltórago luath sna 1960idí bhí léasair homojunction, a bhí dé-óid acomhal pn déanta ar ábhar amháin. Faoin instealladh sruth mór ar aghaidh, déantar leictreoin a instealladh go leanúnach isteach sa réigiún p, agus déantar poill a instealladh go leanúnach isteach sa réigiún n. Dá bhrí sin, déantar inbhéartú an dáileadh iompróra a bhaint amach sa réigiún ídiú acomhal pn bunaidh. Ós rud é go bhfuil luas imirce na leictreon níos tapúla ná luas na bpoll, tarlaíonn radaíocht agus athchumadh sa réigiún gníomhach, agus astaítear fluaraiseacht. lasing, léasair leathsheoltóra nach féidir a oibriú ach amháin i bíoga. Is é an dara céim d'fhorbairt léasair leathsheoltóra ná an léasair leathsheoltóra heterostructure, atá comhdhéanta de dhá shraith tanaí d'ábhair leathsheoltóra le bearnaí banna éagsúla, mar shampla GaAs agus GaAlAs, agus an léasair heterostructure aonair le feiceáil ar dtús (1969). Tá an léasair instealladh heterojunction aonair (SHLD) laistigh den réigiún p den acomhal GaAsP-N chun dlús reatha na tairsí a laghdú, atá ord méide níos ísle ná an léasair homojunction, ach níl an léasair heterojunction aonair fós in ann Obair leanúnach ag teocht an tseomra.
Ó dheireadh na 1970idí, is léir go bhfuil léasair leathsheoltóra forbartha i dhá threoir, is léasair faisnéis-bhunaithe é ceann amháin chun faisnéis a tharchur, agus is léasair cumhachta-bhunaithe é an ceann eile chun an chumhacht optúil a mhéadú. Tiomáinte ag iarratais ar nós Léasair soladach-staid pumpáilte, léasair leathsheoltóra ard-chumhachta (cumhacht aschurtha leanúnach de níos mó ná 100mw agus cumhacht aschuir cuisle de níos mó ná 5W a dtugtar léasair leathsheoltóra ard-chumhachta).
Sna 1990í, rinneadh cinn, rud a bhí marcáilte le méadú suntasach ar chumhacht aschuir léasair leathsheoltóra, tráchtálú léasair leathsheoltóra ard-chumhachta ag leibhéal na cileavata thar lear, agus aschur feistí samplacha intíre ag teacht ar 600W. Ó thaobh leathnú an bhanna léasair, úsáideadh go forleathan léasair leathsheoltóra infridhearg ar dtús, agus léasair leathsheoltóra dearg 670nm ina dhiaidh sin. Ansin, le teacht na dtonnfhad 650nm agus 635nm, forbraíodh léasair leathsheoltóra gorm-uaine agus gorm-éadrom ceann i ndiaidh a chéile freisin. Tá violet agus fiú léasair leathsheoltóra ultraivialait de thart ar 10mW á bhforbairt freisin. D'fhorbair léasair astaithe dromchla agus léasair astaithe dromchla cuas ingearach go tapa go déanach sna 1990idí, agus rinneadh éagsúlacht d'fheidhmchláir in optoelectronics sár-chomhthreomhara a mheas. Tá feistí 980nm, 850nm agus 780nm praiticiúil cheana féin i gcórais optúla. Faoi láthair, baineadh úsáid as léasair astaithe dromchla cuas ingearach i líonraí ardluais de Gigabit Ethernet.

Feidhmchláir léasair leathsheoltóra
Is aicme léasair iad léasair leathsheoltóra a aibíonn níos luaithe agus a théann chun cinn níos tapúla. Mar gheall ar a raon tonnfhad leathan, táirgeadh simplí, costas íseal, agus táirgeadh mais éasca, agus mar gheall ar a mbeagmhéid, a meáchan éadrom, agus a saol fada, tá forbairt tapa acu i gcineálacha agus iarratais. Tá raon leathan, faoi láthair níos mó ná 300 speiceas.

1. Iarratas sa tionscal agus sa teicneolaíocht
1) Cumarsáid snáithíní optúla.Léasair leathsheoltóraIs é an t-aon fhoinse solais phraiticiúil do chóras cumarsáide snáithíní optúla, agus tá cumarsáid snáithíní optúla anois mar phríomhshrutha na teicneolaíochta cumarsáide comhaimseartha.
2) Rochtain diosca. Baineadh úsáid as léasair leathsheoltóra i gcuimhne diosca optúil, agus is é an buntáiste is mó atá aige ná go stórálann sé cuid mhór faisnéise fuaime, téacs agus íomhá. Is féidir le húsáid léasair gorm agus glas feabhas mór a chur ar dhlús stórála dioscaí optúla.
3) Anailís speictreach. Baineadh úsáid as léasair leathsheoltóra tunable i bhfad-infridhearg in anailís ar ghás comhthimpeallach, monatóireacht a dhéanamh ar thruailliú aeir, sceite gluaisteán, etc. Is féidir é a úsáid i dtionscal chun monatóireacht a dhéanamh ar phróiseas sil-leagan gaile.
4) Próiseáil faisnéise optúla. Baineadh úsáid as léasair leathsheoltóra i gcórais faisnéise optúla. Is foinsí solais iontacha iad eagair déthoiseacha de léasair leathsheoltóra astaithe dromchla do chórais phróiseála optúla comhthreomhara, a úsáidfear i ríomhairí agus i líonraí néarúla optúla.
5) Microfabrication léasair. Le cabhair ó phulsanna solais ultra-ghearr ardfhuinnimh a ghintear le léasair leathsheoltóra Q-aistrithe, is féidir ciorcaid chomhtháite a ghearradh, a phuncháil, etc.
6) Aláram léasair. Úsáidtear go forleathan aláraim léasair leathsheoltóra, lena n-áirítear aláraim bhuirgléireachta, aláraim leibhéal uisce, aláraim achar feithicle, etc.
7) Printéirí léasair. Baineadh úsáid as léasair leathsheoltóra ardchumhachta i printéirí léasair. Is féidir le húsáid léasair gorm agus glas feabhas mór a chur ar luas priontála agus ar réiteach.
8) Scanóir barrachóid léasair. Baineadh úsáid fhorleathan as scanóirí barrachód léasair leathsheoltóra i ndíolachán earraí, agus i mbainistíocht leabhar agus chartlann.
9) Léasair soladach-staid a chaidéil. Is iarratas tábhachtach é seo de léasair leathsheoltóra ard-chumhachta. Is féidir é a úsáid chun an lampa atmaisféar bunaidh a athsholáthar, córas léasair uile-soladach a dhéanamh.
10) Teilifís Léasair Ardghléine. Go luath amach anseo, meastar go n-ídíonn teilifíseáin léasair leathsheoltóra gan feadáin ga-chatóide, a úsáideann léasair dearg, gorm agus glas, 20 faoin gcéad níos lú cumhachta ná na teilifíseáin atá ann cheana féin.

2. Feidhmchláir i dtaighde leighis agus eolaíochta beatha
1) Máinliacht léasair.Léasair leathsheoltóragur úsáideadh iad le haghaidh eisídiú fíocháin bhoga, nascadh fíocháin, téachtadh agus galúchán. Úsáidtear an teicníc seo go forleathan i máinliacht ginearálta, máinliacht plaisteach, dermatology, urology, cnáimhseachas agus gínéiceolaíocht, etc.
2) Teiripe dinimiciúil léasair. Tá na substaintí photosensitive a bhfuil cleamhnas acu don meall carntha go roghnach sa fhíochán ailse, agus tá an fíochán ailse ionradaithe le léasair leathsheoltóra chun speiceas ocsaigine imoibríoch a ghiniúint, agus é mar aidhm aige é a dhéanamh necrotic gan damáiste a dhéanamh don fhíochán sláintiúil.
3) Taighde eolaíochta beatha. Ag baint úsáide as na "tweezers optúla" deléasair leathsheoltóra, is féidir cealla beo nó crómasóim a ghabháil agus iad a aistriú go dtí aon suíomh. Úsáideadh é chun sintéis cille agus staidéir idirghníomhaíochta cille a chur chun cinn, agus is féidir é a úsáid freisin mar theicneolaíocht dhiagnóiseach le haghaidh bailiú fianaise fhóiréinseach.