Mei de rappe foarútgong fan opto-elektronyske technology binne healgeleiderlasers in soad brûkt yn ferskate fjilden lykas telekommunikaasje, medisinen, yndustriële ferwurking en LiDAR, tanksij har hege effisjinsje, kompakte grutte en gemak fan modulaasje. Yn 'e kearn fan dizze technology leit it fersterkingsmedium, dat in absolút essensjele rol spilet. It tsjinnet as de"enerzjyboarne"dat stimulearre emisje en lasergeneraasje mooglik makket, wêrby't de laser bepaald wurdt's prestaasjes, golflingte en tapassingspotinsjeel.
1. Wat is in fersterkingsmedium?
Lykas de namme al seit, is in fersterkingsmedium in materiaal dat optyske fersterking leveret. As it oanstutsen wurdt troch eksterne enerzjyboarnen (lykas elektryske ynjeksje of optysk pompen), fersterket it ynfallend ljocht fia it meganisme fan stimulearre emisje, wat liedt ta laserútfier.
Yn healgeleiderlasers bestiet it fersterkingsmedium typysk út it aktive gebiet by de PN-oergong, waans materiaalsamenstelling, struktuer en dopingmetoaden direkt ynfloed hawwe op wichtige parameters lykas drompelstroom, emisjegolflingte, effisjinsje en termyske skaaimerken.
2. Mienskiplike fersterkingsmaterialen yn healgeleiderlasers
III-V gearstalde healgelieders binne de meast brûkte fersterkingsmaterialen. Typyske foarbylden binne:
①GaAs (Galliumarsenide)
Geskikt foar lasers dy't útstjitte yn 'e 850–980 nm berik, in soad brûkt yn optyske kommunikaasje en laserprintsjen.
②InP (Indiumfosfide)
Brûkt foar útstjit yn 'e 1,3 µm en 1,55 µm bannen, krúsjaal foar glêstriedkommunikaasje.
③InGaAsP / AlGaAs / InGaN
Harren komposysjes kinne ôfstimd wurde om ferskate golflingten te berikken, wat de basis foarmet foar laserûntwerpen mei ôfstimmbere golflingte.
Dizze materialen hawwe typysk direkte bandgap-strukturen, wêrtroch't se tige effisjint binne by elektron-gat-rekombinaasje mei fotonemissie, ideaal foar gebrûk yn healgeleiderlaserfersterkingsmedium.
3. Evolúsje fan winststrukturen
Mei de foarútgong fan fabrikaazjetechnologyen binne fersterkingsstrukturen yn healgeleiderlasers evoluearre fan iere homojunksjes nei heterojunksjes, en fierder nei avansearre kwantumput- en kwantumdot-konfiguraasjes.
①Heterojunction Gain Medium
Troch it kombinearjen fan healgeleidermaterialen mei ferskate bângapen kinne dragers en fotonen effektyf beheind wurde yn oanwiisde regio's, wêrtroch't de fersterkingseffisjinsje ferbettere wurdt en de drompelstroom fermindere wurdt.
②Kwantumputstrukturen
Troch de dikte fan it aktive gebiet te ferminderjen nei de nanometerskaal, wurde elektroanen beheind yn twa diminsjes, wat de effisjinsje fan radiative rekombinaasje signifikant fergruttet. Dit resulteart yn lasers mei legere drompelstreamen en bettere termyske stabiliteit.
③Kwantumdotstrukturen
Mei help fan selsassemblagetechniken wurde nul-dimensjonale nanostrukturen foarme, dy't skerpe enerzjynivo-ferdielingen leverje. Dizze struktueren biede ferbettere fersterkingseigenskippen en golflingtestabiliteit, wêrtroch't se in ûndersykshotspot binne foar hege-prestaasjes healgeleiderlasers fan 'e folgjende generaasje.
4. Wat bepaalt it fersterkingsmedium?
①Emisjegolflingte
De bandgap fan it materiaal bepaalt de laser's golflingte. Bygelyks, InGaAs is geskikt foar tichtby-ynfraread lasers, wylst InGaN brûkt wurdt foar blauwe of fiolette lasers.
②Effisjinsje en krêft
Dragermobiliteit en net-strielingsrekombinaasjesnelheden beynfloedzje de optysk-nei-elektryske konverzje-effisjinsje.
③Termyske prestaasjes
Ferskillende materialen reagearje op ferskate manieren op temperatuerferoarings, wat ynfloed hat op de betrouberens fan 'e laser yn yndustriële en militêre omjouwings.
④Modulaasjereaksje
It fersterkingsmedium beynfloedet de laser's reaksjesnelheid, dy't kritysk is yn hege-snelheid kommunikaasjeapplikaasjes.
5. Konklúzje
Yn 'e komplekse struktuer fan healgeleiderlasers is it fersterkingsmedium echt it "hert"—net allinnich ferantwurdlik foar it generearjen fan 'e laser, mar ek foar it beynfloedzjen fan syn libbensdoer, stabiliteit en tapassingsscenario's. Fan materiaalseleksje oant struktureel ûntwerp, fan makroskopyske prestaasjes oant mikroskopyske meganismen, elke trochbraak yn fersterkingsmedium driuwt lasertechnology nei gruttere prestaasjes, bredere tapassingen en djippere ferkenning.
Mei oanhâldende foarútgong yn materiaalwittenskip en nanofabrikaazjetechnology, wurdt ferwachte dat takomstige fersterkingsmedia hegere helderheid, bredere golflingtedekking en tûkere laseroplossingen sille bringe.—mear mooglikheden ûntsluten foar wittenskip, yndustry en maatskippij.
Pleatsingstiid: 17 july 2025