Kalayan kamajuan téknologi optoéléktronik anu gancang, laser semikonduktor parantos seueur dianggo dina sagala rupa widang sapertos telekomunikasi, kadokteran, pamrosésan industri, sareng LiDAR, hatur nuhun kana efisiensi anu luhur, ukuran anu kompak, sareng gampangna modulasi. Inti tina téknologi ieu nyaéta média gain, anu maénkeun peran anu penting pisan. Éta ngalayanan salaku"sumber énergi"anu ngamungkinkeun émisi anu dirangsang sareng generasi laser, nangtukeun laser'kinerja, panjang gelombang, sareng poténsi aplikasi.
1. Naon Ari Médium Gain?
Sapertos namina, média gain nyaéta bahan anu nyayogikeun amplifikasi optik. Nalika dieksitasi ku sumber énergi éksternal (sapertos injeksi listrik atanapi pompa optik), éta ngagedekeun cahaya anu datang ngalangkungan mékanisme émisi anu dirangsang, anu ngarah kana kaluaran laser.
Dina laser semikonduktor, média gain biasana diwangun ku daérah aktif di PN junction, anu komposisi bahan, struktur, sareng metode dopingna langsung mangaruhan parameter konci sapertos arus ambang, panjang gelombang émisi, efisiensi, sareng karakteristik termal.
2. Bahan Gain Umum dina Laser Semikonduktor
Semikonduktor majemuk III-V nyaéta bahan gain anu paling umum dianggo. Conto hasna nyaéta:
①GaAs (Gallium Arsenida)
Cocog pikeun laser anu dipancarkeun dina 850–Rentang 980 nm, loba dipaké dina komunikasi optik jeung percetakan laser.
②InP (Indium Fosfida)
Dianggo pikeun émisi dina pita 1,3 µm sareng 1,55 µm, penting pisan pikeun komunikasi serat optik.
③InGaAsP / AlGaAs / InGaN
Komposisina tiasa disetel pikeun ngahontal panjang gelombang anu béda-béda, ngabentuk dasar pikeun desain laser anu tiasa diatur panjang gelombangna.
Bahan-bahan ieu biasana ngagaduhan struktur celah pita langsung, janten efisien pisan dina rekombinasi éléktron-liang sareng émisi foton, idéal pikeun dianggo dina média gain laser semikonduktor.
3. Évolusi Struktur Gain
Sabot téknologi fabrikasi geus maju, struktur gain dina laser semikonduktor geus mekar ti homojunction awal ka heterojunction, terus ka konfigurasi sumur kuantum jeung titik kuantum nu leuwih maju.
①Sedeng Gain Heterojunction
Ku cara ngagabungkeun bahan semikonduktor sareng celah pita anu béda-béda, pamawa sareng foton tiasa diwatesan sacara efektif di daérah anu ditunjuk, ningkatkeun efisiensi gain sareng ngirangan arus ambang.
②Struktur Sumur Kuantum
Ku cara ngurangan ketebalan daérah aktif kana skala nanometer, éléktron diwatesan dina dua diménsi, anu sacara signifikan ningkatkeun efisiensi rekombinasi radiatif. Ieu ngahasilkeun laser kalayan arus ambang anu langkung handap sareng stabilitas termal anu langkung saé.
③Struktur Titik Kuantum
Ngagunakeun téknik perakitan mandiri, nanostruktur nol-diménsi kabentuk, nyayogikeun distribusi tingkat énergi anu seukeut. Struktur ieu nawiskeun karakteristik gain anu ditingkatkeun sareng stabilitas panjang gelombang, ngajantenkeun éta hotspot panalungtikan pikeun laser semikonduktor kinerja tinggi generasi salajengna.
4. Naon anu ditangtukeun ku Gain Medium?
①Panjang Gelombang Émisi
Celah pita bahan nangtukeun laser'panjang gelombang s. Contona, InGaAs cocog pikeun laser infrabeureum deukeut, sedengkeun InGaN dianggo pikeun laser biru atanapi wungu.
②Efisiensi & Kakuatan
Mobilitas pamawa sareng laju rekombinasi non-radiatif mangaruhan efisiensi konvérsi optik-ka-listrik.
③Kinerja Termal
Bahan anu béda-béda ngaréspon kana parobahan suhu ku sababaraha cara, mangaruhan reliabilitas laser dina lingkungan industri sareng militer.
④Réspon Modulasi
Médium gain mangaruhan laser'kecepatan réspon, anu penting pisan dina aplikasi komunikasi kecepatan tinggi.
5. Kacindekan
Dina struktur laser semikonduktor anu kompléks, média gain sabenerna mangrupikeun "jantungna"—teu ngan ukur tanggung jawab pikeun ngahasilkeun laser tapi ogé pikeun mangaruhan skenario umur hirup, stabilitas, sareng aplikasi na. Tina pilihan bahan dugi ka desain struktural, ti kinerja makroskopis dugi ka mékanisme mikroskopis, unggal kamajuan dina média gain ngadorong téknologi laser nuju kinerja anu langkung ageung, aplikasi anu langkung lega, sareng éksplorasi anu langkung jero.
Kalayan kamajuan anu terus-terusan dina élmu bahan sareng téknologi nano-fabrikasi, média gain ka hareup dipiharep bakal mawa kacaangan anu langkung luhur, cakupan panjang gelombang anu langkung lega, sareng solusi laser anu langkung pinter.—mukakeun langkung seueur kamungkinan pikeun élmu pangaweruh, industri, sareng masarakat.
Waktos posting: 17-Jul-2025