오늘날의 Photonics 기술은 레이저 다이오드에 크게 의존합니다. 레이저는“방사선의 자극 된 방출에 의한 광 증폭”을 나타냅니다. 고전력 레이저 다이오드는 전류가 전방 방향으로 적용될 때 레이저 방사선을 생성하는 PN 접합 다이오드입니다. 반도체 재료 및 PN 접합의 광학 및 전기 특성은 이러한 다이오드가 어떻게 기능하는지입니다. 자발적으로 빛을 방출하는 광 방출 다이오드와 달리,이 다이오드는 자극 된 방출을 통해 일관된 빛을 방출합니다. LED와 달리 레이저는 더 합리적으로 빛을 방출하지만 두 다이오드의 구성 구성 요소는 동일합니다. 활성 층의 조성에 따라,이 다이오드는 가시에서 적외선에 이르는 파장을 갖는다.
이 기사는 레이저 다이오드의 개요, 응용, 특성 및 장점 및 단점을 다룹니다.
정의
레이저 다이오드는 자극 된 방사선 방출 (레이저)에 의해 광 증폭과 유사한 기술을 사용하여 고강도 코 히어 런트 광을 생성하는 데 사용되는 반도체이다. 이 맥락에서 코 히어 런트 광은 동일한 주파수와 위상을 갖는 장치에 의해 생성 된 광 신호를 나타냅니다. LED와 마찬가지로이 다이오드는 자극 된 방출 개념에서 작동합니다.
햇빛과 형광등의 파도는 파장이 다르지만 동기화되지는 않습니다. 그러나,이 다이오드는 모든 광 신호가 동일한 파장을 갖고 일제로 움직이는 얇은 레이저 광선을 생성합니다.
레이저는 너무 강력하기 때문에 매우 작은 지역에 집중할 수 있습니다. 이들은 레이더, 보안 시스템, 레이저 프린터, 바코드 리더 및 초점 (광섬유 통신)을 포함한 다양한 가제트에 사용됩니다. 일반적으로 레이저 다이오드 온도는 20 내지 25 ° C입니다.
| 알고 계셨습니까?
10W 레이저 다이오드의 단일 패스는 4-5 밀리미터의 합판, 목재 또는 아크릴을자를 수 있습니다. | .
기호
레이저 다이오드의 기호는
입니다
건축
레이저 모듈의 구조에는 금속 접점, P 형 재료, N 형 재료 및 고유 층과 같은 다른 재료를 사용하는 것이 포함됩니다. 이 장치의 입력 단자는 N- 타입 및 P 형 층에 삽입 된 금속 플레이트에 부착된다. 이 고전력 레이저 다이오드는 Homojunction 레이저 다이오드라고도합니다.
고유 영역은 P- 타입 및 N 형 반도체 사이에 사용되어 전이 부위의 용량을 최대화하고 더 많은 전하 운반체가 접합부에 축적되도록 허용한다.
.
여러 전자가 동시에 구멍을 통해 상호 작용할 수 있도록하여 출력 전력을 향상시킵니다. 광학 렌즈는 타원형 영역에서 생성 된 레이저 조명에 중점을 둡니다. 일반적으로 금속 케이스는 핀 다이오드의 전체 구성을 둘러싸고 있습니다.
레이저 다이오드 :유형
레이저 다이오드는 다음을 포함하여 여러 품종으로 제공됩니다.
이중 이종 구조
이 형태의 다이오드에서, 물질 유사 이종 구조는 p- 타입 및 N- 타입 재료 사이에 배치된다. 이종 구조 물질의 존재를 고려할 때, 이러한 종류의 다이오드는 이중 이종 구조 레이저 다이오드라고합니다. 주요 장점은이 다이오드의 활성 부분이 개선 된 광 증폭을 위해 사용될 수 있다는 것입니다.
양자 우물
또 다른 고전력 레이저 다이오드는 장치의 중앙에 양자 우물 층이 존재하는 곳입니다. 양자 에너지는 주로 전이 전자 및 기타 전하 운반체에서 고도로에서 낮은 에너지에서 다른 전하 운반체에 활용되며, 이는 효과를 증가시킵니다.
. 별도의 감금 이종 구조
양자 우물 레이저 다이오드의 얇은 중간 층은 효과적인 빛 제한을 생성합니다. 각각의 다른 레이저 다이오드 내에서이를 균형을 잡기 위해 2 개의 추가 층이 초기 3 층에 추가됩니다. 이 층은 굴절률이 낮기 때문에 생성 된 빛을 효과적으로 제한하는 데 도움이됩니다.
수직-캐비티 표면-방출
이전에 명시된 모든 레이저 다이오드에서, 광장은 전류 흐름의 방향에 수직으로 위치된다. 그러나, 수직 공동 표면 방출 레이저 다이오드의 광장은 전류 흐름의 방향과 평행하게 위치된다. 부분적으로 반사하는 거울은 광장의 끝 근처에 놓여 있습니다.
다른 유형의 레이저 다이오드
- 인터 밴드 캐스케이드 레이저 다이오드
- 외부 공동 다이오드 레이저
- 양자 캐스케이드 레이저 다이오드
- 분산 피드백 레이저 다이오드
- 분산 된 Bragg 반사기 레이저 다이오드
- 수직 외부 공동 표면 방출 레이저 다이오드 (VCSEL)
장점
다음은 레이저 다이오드의 장점 중 일부입니다.
- 레이저의 운영력은 다른 다이오드에 비해 낮습니다.
- 이 다이오드는 다루기가 비교적 간단합니다.
- 하나는 고효율 조명을 만들 수 있습니다.
- 전력 사용량은 최소입니다.
- 생산 및 운영 비용은 낮습니다.
- 긴 내구성
- 매우 신뢰할 수있는
단점
다음은 레이저 다이오드의 단점 중 일부입니다.
- 다른 다이오드와 비교할 때 비용이 많이 듭니다.
- 레이저 광선은 특히 눈에 위험합니다.
- 이들은 온도에 민감합니다. 온도가 상승하면 다이오드 작동에 영향을 미칩니다.
- 고전력 응용 프로그램은 적절하지 않습니다.
응용 프로그램
레이저 다이오드는 다음을 포함하여 전자 제품의 모든 주요 영역에서 사용됩니다.
- 소비자 전자 장치 :레이저 다이오드 적용의 일반적인 예에는 CD/DVD 플레이어, 바코드 리더, 레이저 프린터, 광섬유 통신 등이 포함됩니다.
- 의료 장비 :레이저 다이오드는 비 침습적 백내장 수술, 암 세포 제거 및 기타 의료 절차에 사용됩니다.
- 자율 주행 차량 :자율 주행에 사용되는 LIDAR 시스템은 레이저 다이오드 기술을 사용하여 만들어집니다.
- 과학기구 :레이저는 레인지 포인더, 분광 계측기 및 원격 비접촉식 측정 장비와 같은 과학기구에 사용됩니다.
- 산업 응용 :여기에는 레이저 다이오드에 의해 생성 된 고강도 레이저 빔을 사용한 재료의 정밀 절단이 포함됩니다. 3D 프린팅에서는 물질을 부드럽게하기 위해 사용됩니다.
특성
L-I 특성
- 광 에너지는 레이저 전류가 상승하면서 상승하지만 온도 의존적입니다.
- 마찬가지로, 차트는 특정 임계 값 레이저 전류 후에 레이저 에너지가 상승 함을 보여줍니다. 레이저 전류 임계 값은 온도에 따라 크게 증가합니다.
- 간단히 말해서, 광 에너지가 방출되는 레이저 전류의 임계 값은 온도에 따라 증가합니다. 이 임계 값을 넘어 광 에너지가 없다는 것을 감안할 때 레이저 다이오드는 레이저 전류 임계 값까지 구동되어야합니다.
. - 레이저 전류 임계 값을 신뢰할 수있는 작동을 보장하려면 식별해야합니다.
V-I 특성
레이저 다이오드의 초기 전력 전압은 일반적으로 1.5V입니다. 작동 온도는 전방 전압에 영향을 미칩니다.
수반되는 다이어그램은 전압이 다이오드에서 전류에 어떤 영향을 미치는지를 보여줍니다.
위에서 언급 한 특성에서, 수평선은 전류를 정의하는 반면, 수직선은 생성 된 빛의 광학력을 정의합니다. 따라서, 이러한 특성에 기초하여, 전력이 임계 값 전압에 도달 한 후에는 전류가 약간 증가하기 위해 점차 증가한다는 것이 분명하다. 이 다이오드의 전력을 생성하는 능력은 장치와 환경 온도에 따라 다릅니다.
특징
레이저 다이오드로 생성 된 레이저 조명의 특징은 다음과 같습니다.
일관성 : 일관성은 자극 된 방출로 인한 중요한 레이저 특성입니다. 기본적으로 전달 된 광파의 파장이 위상에 있음을 나타냅니다. 자발적인 광자 방출을 통해 생산되기 때문에 LED와 같은 일반적인 광원은 일관성의 품질을 가지고 있지 않습니다.
단색 : 이 다이오드는 단일 파장을 갖는 단색 광을 방출합니다. 생성 된 빛은 단일 파장의 파도가있는 경우 단일 색상을 갖습니다.
밝기 : 빛의 밝기는 주로 단위 단위 고체 각도 당 단위 표면적 당 메트릭 전력을 사용하여 계산됩니다. 지속적인 반사로 인해이 다이오드는 밝고 높은 전력 조명을 방출합니다. 따라서이 기술은 화려한 빛을 생성 할 수 있습니다.
방향성 : 레이저 다이오드에 의해 방출되는 빛은 레이저 광선이 강렬하게 집중되어 있기 때문에 상당한 발산을 나타내지 않습니다. 레이저 다이오드에서, 방출 된 광자는 거울을 통해 다중 반사를 경험하여 방향성을 유발합니다. 빛은 축에서 벗어날 때 건너 뜁니다. 결과적으로, 크게 집중된 광선 만 생산됩니다.
| 흥미로운 세부 사항 :
조정 가능한 다이오드 레이저는 측정 영역을 비추는 광원입니다. 포토 다이오드는 전송 된 빛을 평가합니다. 흡수 신호의 검출은 일반적으로 수정 된 파장을 갖는 레이저 라이트를 사용하여 개선됩니다.
따라서, 조정 가능한 레이저 다이오드는 작동 파장을 정확하게 변경할 수있는 것입니다. 모든 레이저 게인 매체는 출력 파장에서 약간의 이동을 허용하더라도, 몇 가지 종류의 레이저만이 상당한 파장 범위에서 연속 조정을 가능하게합니다. |
결론
이 기사의 초점은 레이저 다이오드 거동의 일반적인 개요입니다. 소비자 전자 제품, 의료, 자율 주행 차, 과학, 산업 응용 프로그램 등과 같은 주요 전자 산업이이를 사용합니다. 레이저 다이오드의 파장 범위는 810–1064 nm입니다.
자주 묻는 질문
1. 펄스 레이저 다이오드의 목적은 무엇입니까?
ans. 펄스 레이저 다이오드 드라이버의 목적은 사용자 정의 시간 간격에 비해 미리 정해진 출력 레벨에서 반복되는 전류 펄스 시퀀스를 전달하는 것입니다. 전압 제어 상수 전류 소스입니다. 레이저에 대한 출력은 시간과 진폭 단위로 지정됩니다.
2. 레이저 다이오드는 무엇을 의미합니까?
ans. 주입 레이저 또는 다이오드 레이저로서 설명 된 레이저 다이오드는 전류가 흐르면 적외선 또는 가시 스펙트럼에서 여러 방사선 (파장이 모두 동일한 단계 및 주파수에 있음)을 방출하는 반도체의 한 유형입니다.
3. 얼마나 많은 종류의 레이저 다이오드가 존재합니까?
ans. 다른 종류의 레이저 다이오드는 다음을 포함합니다 :MLM, Fabry-perot 레이저라고합니다. SLM은 단일 세로 모드 레이저라고합니다.
4. 레이저는 어떤 기능을 제공합니까?
ans. 광섬유 커뮤니케이션, DVD, CD 및 CD-ROM은 모두 과학, 비즈니스 및 엔터테인먼트에서 중요성으로 인해 가능해졌습니다. 레이저가 없으면 정확한 상업용 비행기 내비게이션 절차, 특정 생명을 구하는 암 치료법 또는 식료품 바 코드 독자가 없습니다.
