שונות

תורת דיודות לייזר ותפעול

תורת דיודות לייזר ותפעול

לדיודות לייזר ודיודות פולטות אור יש מספר אלמנטים משותפים ביחס לתורת הפעולה שלהם. עם זאת, תיאוריית הפעולה של דיודות לייזר משלבת אלמנטים נוספים, תוך שהם מקבלים תהליכים נוספים כדי לספק את האור הקוהרנטי שהיא מייצרת.

אמנם ישנן צורות רבות ושונות של דיודות לייזר, אך הבסיס של תורת ההפעלה של דיודות הלייזר דומה מאוד - ההוראות הבסיסיות נשארות זהות, אם כי ישנם מספר הבדלים קלים באופן יישומן.

יסודות תיאוריית דיודות לייזר

ישנם שלושה תהליכים עיקריים במוליכים למחצה הקשורים לאור:

  • ספיגת אור: הקליטה מתרחשת כאשר אור נכנס למוליך למחצה ואנרגייתו מועברת למוליך למחצה כדי ליצור אלקטרונים וחורים חופשיים נוספים. אפקט זה נמצא בשימוש נרחב ומאפשר לפעול למכשירים כמו גלאי צילום ותאי שמש.
  • פליטה ספונטנית: ההשפעה השנייה המכונה פליטה ספונטנית מתרחשת בנורות LED. האור המופק באופן זה הוא מה שמכונה לא קוהרנטי. במילים אחרות התדר והשלב הם אקראיים, אם כי האור ממוקם בחלק נתון של הספקטרום.
  • פליטה מגורה: פליטה מגורה שונה. פוטון קל שנכנס לסריג המוליכים למחצה יפגע באלקטרון וישחרר אנרגיה בצורת פוטון אור אחר. האופן שבו זה מתרחש משחרר את הפוטון החדש הזה באורך גל ובשלב זהים. באופן זה נאמר כי האור שנוצר הוא קוהרנטי.

המפתח לפעולת דיודת הלייזר מתרחש בצומת האזורים מסוג p ו- n המסוממים מאוד. בצומת p-n רגיל זורם זרם על פני צומת p-n. פעולה זו יכולה להתרחש מכיוון שהחורים מהאזור מסוג p והאלקטרונים מהאזור מסוג n משתלבים. כאשר גל אלקטרומגנטי (במקרה זה אור) עובר דרך צומת דיודות צומת דיודות לייזר נמצא כי מתרחש תהליך פליטת הצילום. כאן הפוטונים משחררים פוטונים נוספים של אור מתרחשים כאשר הם פוגעים באלקטרונים במהלך רקומבינציה של חורים ומתרחשת אלקטרונים.

באופן טבעי יש ספיגה מסוימת של האור, וכתוצאה מכך נוצר חורים ואלקטרונים אך יש רווח כולל ברמה.

מבנה דיודת הלייזר יוצר חלל אופטי שבו לפוטוני האור יש השתקפויות מרובות. כאשר הפוטונים נוצרים רק מספר קטן מסוגל לעזוב את החלל. באופן זה כאשר פוטון אחד פוגע באלקטרון ומאפשר ליצור פוטון אחר התהליך חוזר על עצמו וצפיפות הפוטונים או רמת האור מתחילים להצטבר. בתכנון חללים אופטיים טובים יותר מתבצעת חלק ניכר מהעבודות הנוכחיות על לייזרים. הבטחת האור מוחזר כראוי הוא המפתח להפעלת המכשיר.


צפו בסרטון: My Vectus Laser Hair Removal Experience! Palomar VECTUS Laser Tutorial (יָנוּאָר 2022).