Лазерные системы обработки и передачи информации

Скачать в pdf «Лазерные системы обработки и передачи информации»


б — вольт- и ватт-амперная


Принципиальное отличие полупроводникового лазера от светодиода -наличие встроенного оптического резонатора и значительно большее значение тока, называемого током накачки лазера. Сам термин лазер обозначает усиление света путем вынужденной эмиссии излучения. Более точно генерацию света в лазерном диоде определяют два механизма: спонтанная и стимулированная эмиссия. При этом спонтанная эмиссия имеет место в результате рекомбинации возбужденных электронов в зоне проводимости и дырок в валентной зоне и, как было показано выше, является основным процессом генерирования излучения в LED. В лазерных диодах фотоны в основном генерируются посредством стимулированной (вынужденной) эмиссии, заключающейся в том, что фотоны, созданные в результате спонтанной эмиссии, вызывают генерацию дополнительных фотонов путем стимулирования дополнительных рекомбинаций, а те в свою очередь вновь создают дополнительные фотоны.


Физически процесс лазерного излучения заключается в следующем. Если к р- и «-области приложить, соответственно, положительный и отрицательный полюсы источника тока, то дырки начинают инжектировать в область р, а электроны — в область п, перемещаясь к активному слою, находящемуся между слоями материала, имеющего большую ширину запрещенной зоны. В результате по обе стороны активного слоя вблизи поверхности возникнут потенциальные барьеры, и находящиеся в нем почти все дырки и электроны рекомбинируют, излучая свет с длиной волны, практически соответствующей ширине запрещенной зоны. Из-за высокого показателя преломления активного слоя свет, достигая границ активного слоя, отражается от них и не выходит в другие слои структуры. Локализованный таким образом свет благодаря вынужденному излучению усиливается, и, когда сопутствующая этому процессу добавка энергии становится выше потерь, возникает лазерное излучение. Следовательно, при протекании через структуру полупроводникового лазера электрического тока, вначале, аналогично LED, возникает естественное излучение, по мощности пропорциональное силе тока, но стоит току возрасти до некоторого порогового значения, мощность излучения резко возрастает, а само излучение становится лазерным. Обычно пороговый ток составляет от единиц до сотен миллиампер, а мощность лазерного излучения достигает нескольких десятков милливатт.

Скачать в pdf «Лазерные системы обработки и передачи информации»