Kalayan kamajuan gancang téknologi optoeléktronik, laser semikonduktor parantos seueur dianggo dina sagala rupa widang sapertos telekomunikasi, ubar, pamrosésan industri, sareng LiDAR, berkat efisiensi anu luhur, ukuran kompak, sareng gampang modulasi. Inti tina téknologi ieu aya medium gain, anu maénkeun peran anu penting pisan. Ieu boga fungsi minangka“sumber énergi”anu ngamungkinkeun émisi dirangsang sareng generasi laser, nangtukeun laser's kinerja, panjang gelombang, sarta poténsi aplikasi.
1. Naon Dupi Medium Gain?
Sakumaha ngaranna nunjukkeun, medium gain mangrupakeun bahan nu nyadiakeun amplifikasi optik. Nalika bungah ku sumber énergi éksternal (sapertos suntik listrik atanapi ngompa optik), éta ngagedékeun cahaya kajadian ngaliwatan mékanisme émisi anu dirangsang, ngarah kana kaluaran laser.
Dina laser semikonduktor, sedeng gain ilaharna diwangun ku wewengkon aktif di simpang PN, anu komposisi bahan, struktur, jeung métode doping langsung mangaruhan parameter konci kawas ambang arus, panjang gelombang émisi, efisiensi, jeung ciri termal.
2. Bahan Gain umum dina Laser Semikonduktor
III-V sanyawa semikonduktor mangrupakeun bahan gain paling ilahar dipake. conto has ngawengku:
①GaAs (Gallium Arsenide)
Cocog jeung lasers emitting dina 850–rentang 980 nm, loba dipaké dina komunikasi optik jeung percetakan laser.
②InP (Indium Phosphide)
Dipaké pikeun émisi dina pita 1.3 µm sareng 1.55 µm, penting pisan pikeun komunikasi serat optik.
③InGaAsP / AlGaAs / InGaN
Komposisina tiasa disaluyukeun pikeun ngahontal panjang gelombang anu béda-béda, janten dasar pikeun desain laser panjang gelombang tunable.
Bahan-bahan ieu biasana ngagaduhan struktur bandgap langsung, ngajantenkeun aranjeunna éfisién pisan dina rékombinasi liang éléktron sareng émisi foton, idéal pikeun dianggo dina medium gain laser semikonduktor.
3. Évolusi Gain Struktur
Salaku téknologi fabrikasi geus maju, gain struktur dina lasers semikonduktor geus mekar ti homojunctions mimiti ka heterojunctions, sarta salajengna ka maju kuantum well jeung konfigurasi titik kuantum.
①Hétérojunction Gain Sedeng
Ku ngagabungkeun bahan semikonduktor jeung bandgaps béda, operator jeung foton bisa éféktif dipasrahkeun di wewengkon ditunjuk, enhancing gain efisiensi sarta ngurangan ambang arus.
②Struktur Sumur Kuantum
Ku cara ngurangan kandel wewengkon aktif kana skala nanometer, éléktron dipasrahkeun dina dua diménsi, nyata ngaronjatkeun efisiensi rekombinasi radiative. Ieu ngakibatkeun lasers kalawan arus bangbarung handap sarta stabilitas termal hadé.
③Struktur Titik Kuantum
Ngagunakeun téhnik rakitan diri, struktur nano diménsi enol kabentuk, nyadiakeun sebaran tingkat énergi seukeut. Struktur ieu nawiskeun ciri gain ditingkatkeun jeung stabilitas panjang gelombang, nyieun eta hotspot panalungtikan pikeun lasers semikonduktor kinerja luhur generasi saterusna.
4. Naon Dupi Sedeng Gain Nangtukeun?
①Panjang gelombang émisi
The bandgap bahan nangtukeun laser nu's panjang gelombang. Contona, InGaAs cocog pikeun laser infra red deukeut, sedengkeun InGaN dipaké pikeun laser biru atawa Violet.
②Efisiensi & Daya
Mobilitas pamawa sareng laju rekombinasi non-radiatif mangaruhan efisiensi konversi optik-to-listrik.
③Performance termal
Bahan anu béda ngabales parobahan suhu dina sababaraha cara, mangaruhan réliabilitas laser dina lingkungan industri sareng militér.
④Réspon modulasi
Médium gain mangaruhan laser's speed respon, nu kritis dina aplikasi komunikasi-speed tinggi.
5. Kacindekan
Dina struktur kompléks laser semikonduktor, medium gain sabenerna "jantung" na.—henteu ngan tanggung jawab pikeun ngahasilkeun laser tapi ogé pikeun mangaruhan hirupna, stabilitas, sareng skenario aplikasi. Ti pilihan bahan nepi ka desain struktural, ti kinerja makroskopis nepi ka mékanisme mikroskopis, unggal terobosan dina medium gain geus nyetir téhnologi laser nuju kinerja gede, aplikasi lega, sarta eksplorasi deeper.
Kalayan kamajuan anu terus-terusan dina élmu bahan sareng téknologi nano-fabrikasi, medium gain kahareup diperkirakeun nyangking kacaangan anu langkung luhur, sinyalna panjang gelombang anu langkung lega, sareng solusi laser anu langkung pinter.—muka konci langkung seueur kamungkinan pikeun élmu, industri, sareng masarakat.
waktos pos: Jul-17-2025