hem > Nyheter > industri nyheter

Grundläggande arbetsprincip för laserdiod

2021-07-14

Innan vi pratar om laserdioder bör vi först förstå stimulerad strålning. Det finns tre strålningsprocesser i ljusstrålningen,

I: den spontana övergången från högenergitillstånd till lågenergitillstånd kallas spontan emission;

II: det är övergången av partiklar i högenergitillstånd till lågenergitillstånd under excitation av externt ljus, vilket kallas stimulerad strålning;

III: det är övergången från energin från externt ljus som absorberas av partiklarna i lågenergitillståndet till högenergitillståndet, vilket kallas stimulerad absorption.

Spontan emission: även om två partiklar övergår från ett visst högenergitillstånd till ett lågenergitillstånd samtidigt, kan fasen, polarisationstillståndet och emissionsriktningen för ljuset som emitteras av dem vara olika, men den stimulerade emissionen är annorlunda . När partiklarna i högenergitillståndet exciteras av främmande fotoner övergår de till ett lågenergitillstånd, och emitterar ljus som är exakt samma som de främmande fotonerna vad gäller frekvens, fas och polarisationstillstånd.

I lasern är strålningen stimulerad strålning, och lasern som sänds ut av den är exakt densamma i frekvens, fas, polarisationstillstånd och så vidare.

Det finns både stimulerad strålning och stimulerad absorption i alla stimulerade luminescenssystem. Endast när den stimulerade strålningen är dominant kan det externa ljuset förstärkas för att emittera laser. I allmänna ljuskällor är dock stimulerad absorption dominerande. Endast när partiklarnas jämviktstillstånd bryts och antalet partiklar i högenergitillstånd är större än i lågenergitillstånd (denna situation kallas jontalsinversion) kan laser sändas ut.

Princip och struktur för laserdiod

Laserdiodens fysiska struktur är att placera ett lager av halvledare med fotoaktivitet mellan förbindelserna mellan den ljusemitterande dioden. Efter polering har halvledarens ändyta en partiell reflektionsfunktion, vilket bildar en optisk resonanshålighet.

Vid förspänning framåt avger LED-övergången ljus och interagerar med den optiska resonatorn, vilket ytterligare exciterar ljuset med en enda våglängd som emitteras från övergången. Ljusets fysikaliska egenskaper är relaterade till materialet.

Principen för laserdiod -- arbetsprincip

Kristalldioden är en p-n-övergång bildad av p-typ halvledare och n-typ halvledare. Ett rymdladdningsskikt bildas på båda sidor av gränssnittet, och ett självbyggt elektriskt laserdiodfält byggs upp.

När det inte finns någon pålagd spänning är diffusionsströmmen som orsakas av bärvågskoncentrationsskillnaden på båda sidor av p-n-övergången lika med driftströmmen som orsakas av det självbyggda elektriska fältet, så den är i ett elektriskt jämviktstillstånd.

När det finns en positiv spänningsförspänning undertrycker det externa elektriska fältet och det självbyggda elektriska fältet varandra och ökar bärardiffusionsströmmen, vilket resulterar i den positiva strömmen.

När det finns en omvänd spänningsförspänning förstärks det externa elektriska fältet och det självbyggda elektriska fältet ytterligare för att bilda en omvänd mättnadsström I0 som är oberoende av den omvända förspänningen i ett visst område för backspänningen.

När den applicerade backspänningen är hög till en viss utsträckning, når den elektriska fältstyrkan i rymdladdningsskiktet i pn-övergången det kritiska värdet, vilket resulterar i multiplikationsprocessen av bärare, ett stort antal elektronhålspar och ett stort antal omvända genombrottsström, som kallas för diodnedbrytningsfenomen.

Principen för laserdiod - hur man upptäcker

I: Resistansmätningsmetod: ta bort laserdioden och använd multimetern R × 1K eller R × Motståndsvärdena framåt och bakåt mäts vid 10K växel. Under normala förhållanden är motståndet framåt 20 ~ 40K Ω, och det omvända motståndet är ∞ (oändligt). Om det uppmätta framresistansvärdet har överskridit 50K Ω, har laserdiodens prestanda minskat. Om det uppmätta framresistansen är större än 90K Ω är dioden allvarligt åldrad och kan inte användas längre.

II: strömmätningsmetod: använd en multimeter för att mäta spänningsfallet i båda ändarna av belastningsmotståndet i laserdiodens drivkrets, och uppskatta sedan strömvärdet genom röret enligt Ohms lag. När strömmen överstiger 100mA, om lasereffektpotentiometern justeras och strömmen inte har någon uppenbar förändring, kan laserdiodens allvarliga åldring bedömas. Om strömmen ökar kraftigt och är utom kontroll skadas laserdiodens optiska resonator.