Parametry, principy a aplikace laserových diod

Princip činnosti polovodičových laserových diod je teoreticky stejný jako u plynových laserů.
Laserová dioda je v podstatě polovodičová dioda. Podle toho, zda je materiál PN přechodu stejný, lze laserovou diodu rozdělit na laserové diody s homopřechodem, jednoduchým heteropřechodem (SH), dvojitým heteropřechodem (DH) a kvantovou jamkou (QW). Kvantové vrtné laserové diody mají výhody nízkého prahového proudu a vysokého výstupního výkonu a v současnosti jsou na trhu běžnými produkty. Ve srovnání s lasery mají laserové diody výhody vysoké účinnosti, malých rozměrů a dlouhé životnosti. Jejich výstupní výkon je však malý (obecně méně než 2 mW), špatná linearita a monochromatičnost nejsou příliš dobré, což omezuje jejich použití v systémech kabelové televize. Velmi omezený, nemůže přenášet vícekanálové, vysoce výkonné analogové signály. V backhaul modulu obousměrného optického přijímače se obecně používají kvantové vrtné laserové diody jako světelné zdroje pro uplink přenos.

Laserová dioda Essence
Laserová dioda je v podstatě polovodičová dioda. Podle toho, zda je materiál PN přechodu stejný, lze laserovou diodu rozdělit na laserové diody s homopřechodem, jednoduchým heteropřechodem (SH), dvojitým heteropřechodem (DH) a kvantovou jamkou (QW). Kvantové vrtné laserové diody mají výhody nízkého prahového proudu a vysokého výstupního výkonu a v současnosti jsou na trhu běžnými produkty. Ve srovnání s lasery mají laserové diody výhody vysoké účinnosti, malých rozměrů a dlouhé životnosti. Jejich výstupní výkon je však malý (obecně méně než 2 mW), špatná linearita a monochromatičnost nejsou příliš dobré, což omezuje jejich použití v systémech kabelové televize. Velmi omezený, nemůže přenášet vícekanálové, vysoce výkonné analogové signály. V backhaul modulu obousměrného optického přijímače se obecně používají kvantové vrtné laserové diody jako světelné zdroje pro uplink přenos.

Základní struktura polovodičové laserové diody je znázorněna na obrázku. Dvojice rovnoběžných rovin kolmých na PN přechod tvoří Fabryho-Perotovu rezonanční dutinu. Mohou to být štěpné roviny polovodičového krystalu nebo leštěné roviny. Zbývající dvě strany jsou poměrně hrubé, aby se eliminoval laserový efekt v jiných směrech kromě hlavního směru.

Ve specifickém provozu je PN přechod laserové diody tvořen dvěma vrstvami dotovaného arsenidu galia. Má dvě struktury s plochým koncem, jednu zrcadlenou rovnoběžně s koncem (vysoce reflexní povrch) a jednu částečně reflexní. Vlnová délka světla, které má být vyzařováno, přesně souvisí s délkou spoje. Když je PN přechod předpjatý externím zdrojem napětí, elektrony se pohybují přes přechod a rekombinují se jako normální dioda. Když se elektrony rekombinují s dírami, uvolňují se fotony. Tyto fotony narážejí na atomy a způsobují uvolnění dalších fotonů. Jak se dopředný zkreslený proud zvyšuje, více elektronů vstupuje do oblasti vyčerpání a způsobuje, že je emitováno více fotonů.

Existují dvě běžně používané laserové diody: ①PIN fotodioda. Když přijme optickou energii a generuje fotoproud, přinese kvantový šum. ②Lavinová fotodioda. Poskytuje vnitřní zesílení a může vysílat dále než PIN fotodioda, ale má větší kvantový šum. Pro získání dobrého odstupu signálu od šumu musí být za fotodetekčním zařízením zapojen nízkošumový předzesilovač a hlavní zesilovač.

Běžně používané parametry polovodičových laserových diod jsou:
(1) Vlnová délka: tj. pracovní vlnová délka laserové trubice. V současné době vlnové délky laserových trubic, které lze použít jako fotoelektrické spínače, zahrnují 635nm, 650nm, 670nm, 690nm, 780nm, 810nm, 860nm, 980nm atd.

(2) Prahový proud Ith: tj. proud, při kterém laserová trubice začne generovat oscilaci laseru. Pro běžné laserové trubice s nízkým výkonem se jeho hodnota pohybuje kolem desítek miliampérů. Prahový proud laserových trubic s napjatou strukturou vícenásobných kvantových jamek může být až 10 mA. následující.

(3) Provozní proud Iop: To znamená, že hnací proud, když laserová trubice dosáhne jmenovitého výstupního výkonu. Tato hodnota je důležitá pro návrh a ladění řídicího obvodu laseru.

(4) Vertikální divergenční úhel θ⊥: Úhel, pod kterým se svítící pásek laserové diody otevírá ve směru kolmém k PN přechodu, obecně kolem 15° ~ 40°.

(5) Úhel horizontální divergence θ∥: Úhel, pod kterým se svítící pás laserové diody otevírá ve směru rovnoběžném s přechodem PN, obecně kolem 6 stupňů ~10 stupňů.

(6) Monitorovací proud Im: to znamená proud protékající PIN trubicí, když je laserová trubice na jmenovitém výstupním výkonu.

V reálném životě jsou laserové diody široce používány v oblastech informační vědy, jako je komunikace s optickými vlákny, ukládání optických disků, tisk a kopírování a lékařská kosmetologie. Pro specifické aplikace je třeba výběr kombinovat s jeho hlavními technickými parametry, včetně vlnové délky, výstupního výkonu, provozního proudu, provozního napětí atd. Laserové diody jsou také široce používány v optoelektronických zařízeních s nízkou spotřebou, jako jsou jednotky optických disků v počítačích a tiskárnách hlavy v laserových tiskárnách.

Kontaktní informace:

Pokud máte nějaké nápady, neváhejte se na nás obrátit. Bez ohledu na to, kde jsou naši zákazníci a jaké jsou naše požadavky, budeme sledovat náš cíl poskytovat našim zákazníkům vysokou kvalitu, nízké ceny a nejlepší služby.