Mei de rappe ûntwikkeling fan opto-elektronyske technology hawwe healgeleiderlasers wiidferspraat tapassingen fûn yn fjilden lykas kommunikaasje, medyske apparatuer, laserôfstânsmeting, yndustriële ferwurking en konsuminte-elektronika. Yn 'e kearn fan dizze technology leit de PN-oergong, dy't in essensjele rol spilet - net allinich as de boarne fan ljochtútstjit, mar ek as de basis fan 'e wurking fan it apparaat. Dit artikel jout in dúdlik en bondige oersjoch fan 'e struktuer, prinsipes en wichtige funksjes fan' e PN-oergong yn healgeleiderlasers.
1. Wat is in PN-oergong?
In PN-oergong is de ynterface dy't foarme wurdt tusken in P-type healgelieder en in N-type healgelieder:
P-type healgeleider is dopeare mei akseptor-ûnreinheden, lykas boor (B), wêrtroch gatten de mearderheid fan ladingsdragers binne.
De N-type healgeleider is dopeare mei donor-ûnreinheden, lykas fosfor (P), wêrtroch't elektroanen de mearderheid fan 'e dragers binne.
As de P-type en N-type materialen yn kontakt brocht wurde, diffundearje elektroanen út 'e N-regio yn 'e P-regio, en gatten út 'e P-regio diffundearje yn 'e N-regio. Dizze diffúzje makket in útputtingsregio dêr't elektroanen en gatten rekombinearje, wêrtroch't laden ioanen efterbliuwe dy't in yntern elektrysk fjild meitsje, bekend as in ynboude potinsjele barriêre.
2. De rol fan 'e PN-oergong yn lasers
(1) Dragerynjeksje
As de laser wurket, is de PN-oergong nei foaren foarspannen: it P-gebiet is ferbûn mei in positive spanning, en it N-gebiet mei in negative spanning. Dit ûnderdrukt it ynterne elektryske fjild, wêrtroch't elektroanen en gatten yn it aktive gebiet by de oergong ynjektearre wurde kinne, dêr't se wierskynlik rekombinearje.
(2) Ljochtútstjit: De oarsprong fan stimulearre útstjit
Yn it aktive gebiet rekombinearje ynjektearre elektroanen en gatten en litte fotonen frij. Yn it earstoan is dit proses spontane emisje, mar as de fotontichtens tanimt, kinne fotonen fierdere elektron-gat rekombinaasje stimulearje, wêrtroch ekstra fotonen mei deselde faze, rjochting en enerzjy frijkomme - dit is stimulearre emisje.
Dit proses foarmet de basis fan in laser (Ljochtfersterking troch Stimulearre Emissie fan Strieling).
(3) Fersterking en resonante holtes foarmje laserútfier
Om stimulearre emisje te fersterkjen, befetsje healgeleiderlasers resonante holtes oan beide kanten fan 'e PN-oergong. Yn râne-emittearjende lasers kin dit bygelyks berikt wurde mei Distributed Bragg Reflectors (DBR's) of spegelcoatings om ljocht hinne en wer te reflektearjen. Dizze opset makket it mooglik om spesifike golflingten fan ljocht te fersterkjen, wat úteinlik resulteart yn in tige koherinte en rjochtingjende laserútfier.
3. PN-oergongsstrukturen en ûntwerpoptimalisaasje
Ofhinklik fan it type healgeleiderlaser kin de PN-struktuer ferskille:
Ienkelde heterojunksje (SH):
De P-regio, N-regio, en aktive regio binne makke fan itselde materiaal. De rekombinaasjeregio is breed en minder effisjint.
Dûbele Heterojunksje (DH):
In smelle aktive laach mei in bângap wurdt tusken de P- en N-regio's ynklemme. Dit beheint sawol dragers as fotonen, wêrtroch't de effisjinsje signifikant ferbettere wurdt.
Kwantumputstruktuer:
Brûkt in ultra-tinne aktive laach om kwantumbeheiningseffekten te meitsjen, wêrtroch drompelkarakteristiken en modulaasjesnelheid ferbettere wurde.
Dizze struktueren binne allegear ûntworpen om de effisjinsje fan dragerinjeksje, rekombinaasje en ljochtemisje yn 'e PN-oergongsregio te ferbetterjen.
4. Konklúzje
De PN-oergong is wier it "hert" fan in healgeleiderlaser. Syn fermogen om ladingsdragers ûnder foarútspanning te ynjeksjearjen is de fûnemintele trigger foar lasergeneraasje. Fan struktureel ûntwerp en materiaalseleksje oant fotonkontrôle, de prestaasjes fan it heule laserapparaat draaie om it optimalisearjen fan 'e PN-oergong.
As opto-elektronyske technologyen trochgean mei foarútgong, ferbetteret in djipper begryp fan PN-oergongsfysika net allinich de laserprestaasjes, mar leit ek in solide basis foar de ûntwikkeling fan 'e folgjende generaasje healgeleiderlasers mei hege krêft, hege snelheid en lege kosten.
Pleatsingstiid: 28 maaie 2025