Natūralią baltą šviesą sudaro visos matomos šviesos spektro VIBGYOR spalvos, tai yra plati plati daugelio skirtingų dažnių juosta. Paprasti šviesos diodai suteikia šviesos srautą, dažnai susidedantį iš vienos spalvos, tačiau net ir toje šviesoje yra elektromagnetinių bangų, kurios apima gana plačią dažnių juostą. Lęšių sistema, fokusuojanti šviesą, turi fiksuotą židinio nuotolį, tačiau židinio nuotolis, reikalingas įvairiems šviesos bangos ilgiams (spalvoms) fokusuoti, skiriasi. Todėl kiekviena spalva sutelks dėmesį į skirtingus taškus, sukeldama „chromatinę aberaciją“. The lazerio diodo šviesa yra tik vienas dažnis. Todėl jį galima sufokusuoti net paprasta objektyvo sistema iki ypač mažo taško. Nėra chromatinės aberacijos, nes egzistuoja tik vienas bangos ilgis, taip pat visa šviesos šaltinio energija yra sutelkta į labai mažą šviesos tašką. LASER yra šviesos stiprinimo stimuliuojama spinduliuote akronimas.
Chromatinė aberacija
Lazerio diodų konstrukcija
Aukščiau pateiktame paveikslėlyje parodyta supaprastinta lazerinio diodo konstrukcija, panaši į a šviesos diodas (LED) . P tipo ir N tipo gamybai jis naudoja galio arsenidą, legiruotą tokiais elementais kaip selenas, aliuminis ar silicis. puslaidininkinės medžiagos . Nors lazerinis diodas turi papildomą aktyvų neapdoroto (vidinio) galio arsenido sluoksnį, kurio storis yra tik keli nanometrai, išdėstyti tarp P ir N sluoksnių, veiksmingai sukuriant PIN diodas (P tipas - vidinis - N tipas) . Būtent šiame sluoksnyje gaminama lazerio šviesa.
Lazerio diodų konstrukcija
Kaip veikia lazerinis diodas?
Kiekvienas atomas pagal kvantinę teoriją energijas gali turėti tik tam tikrame diskrečiame energijos lygyje. Paprastai atomai yra žemiausios energijos arba pagrindinės būsenos. Kai energijos šaltinis, atiduotas pagrindinės būsenos atomams, gali būti sujaudintas pereiti į vieną iš aukštesnių lygių. Šis procesas vadinamas absorbcija. Pasilikęs tame lygyje labai trumpai, atomas grįžta į pradinę pagrindinę būseną, proceso metu skleisdamas fotoną. Šis procesas vadinamas savaimine emisija. Šie du procesai - absorbcija ir savaiminė emisija - vyksta įprastame šviesos šaltinyje.
Lazerio veikimo principas
Jei atomą, vis dar sužadintą būseną, smogia išorinis fotonas, turintis tiksliai energiją, reikalingą savaiminei emisijai, išorinį fotoną padidina tas, kurį atidavė sužadintas atomas. Be to, abu fotonai išsiskiria iš ta pati sužadinta būsena toje pačioje fazėje. Šis procesas, vadinamas stimuliuojama emisija, yra pagrindinis lazerio veikimui (parodytas aukščiau esančiame paveiksle). Šiame procese pagrindinis yra fotonas, kurio bangos ilgis yra lygiai toks pats, kaip ir skleidžiamos šviesos.
Stiprinimas ir gyventojų inversija
Kai sukuriamos palankios sąlygos stimuliuotai emisijai, vis daugiau atomų yra priversti skleisti fotonus, taip inicijuodami grandininę reakciją ir išskirdami milžinišką energijos kiekį. Dėl to greitai kaupiama energija, skleidžianti vieną konkretų bangos ilgį (monochromatinę šviesą), nuosekliai keliaujant tam tikra, fiksuota kryptimi. Šis procesas vadinamas amplifikacija stimuliuojama emisija.
Atomų skaičius bet kuriame lygyje tam tikru laiku vadinamas to lygio populiacija. Paprastai, kai medžiaga nėra sužadinama išoriškai, žemesnio lygio ar pagrindinės būklės gyventojų skaičius yra didesnis nei viršutinio lygio. Kai viršutinio lygio populiacija viršija žemesnio lygio populiaciją, o tai yra įprasto užimtumo pasikeitimas, procesas vadinamas populiacijos inversija. Ši situacija yra būtina lazerio veikimui. Bet kokiam stimuliuojamam išmetimui.
Būtina, kad viršutinis energijos lygis arba pasiekta stabili būsena turėtų ilgą tarnavimo laiką, t. Y. Atomai turėtų sustoti pasiektoje stabilioje būsenoje ilgiau nei žemesniame lygyje. Taigi, norint veikti lazeriu, siurbimo mechanizmas (jaudinantis su išoriniu šaltiniu) turėtų būti toks, kad išlaikytų didesnę atomų populiaciją viršutiniame energijos lygyje, palyginti su žemesniuoju.
Būtina, kad viršutinis energijos lygis arba pasiekta stabili būsena turėtų ilgą tarnavimo laiką, t. Y. Atomai turėtų sustoti pasiektoje stabilioje būsenoje ilgiau nei žemesniame lygyje. Taigi, norint veikti lazeriu, siurbimo mechanizmas (jaudinantis su išoriniu šaltiniu) turėtų būti toks, kad išlaikytų didesnę atomų populiaciją viršutiniame energijos lygyje, palyginti su žemesniuoju.
Lazerio diodo valdymas
Lazerio diodas veikia daug didesne srove, paprastai maždaug 10 kartų didesne už įprastą šviesos diodą. Žemiau pateiktame paveikslėlyje palyginamas įprasto šviesos diodo ir lazerinio diodo šviesos srauto grafikas. Šviesos diode šviesos galia nuolat didėja, kai didėja diodo srovė. Tačiau lazeriniame diode lazerio šviesa nesukuriama tol, kol dabartinis lygis nepasiekia ribinio lygio, kai pradeda atsirasti stimuliuojama emisija. Ribinė srovė paprastai yra didesnė nei 80% didžiausios srovės, kurią prietaisas praeis prieš sunaikinant! Dėl šios priežasties lazerinio diodo srovė turi būti kruopščiai reguliuojama.
Šviesos diodo palyginimas
Kita problema yra ta, kad fotonų emisija labai priklauso nuo temperatūros, diodas jau veikia netoli jo ribos ir taip įkaista, todėl keičiasi skleidžiamos šviesos (fotonų) kiekis ir diodo srovė. Kai lazerinis diodas veiks efektyviai, jis veiks ties katastrofos riba! Jei srovė sumažėja ir nukrenta žemiau ribinės srovės, stimuliuojama emisija nutrūksta tik per daug srovės ir diodas sunaikinamas.
Kai aktyvusis sluoksnis užpildomas svyruojančiais fotonais, dalis (paprastai apie 60%) šviesos siaurame, plokščiame pluošte išeina iš diodo lusto krašto. Kaip parodyta žemiau esančiame paveikslėlyje, šiek tiek liekamosios šviesos taip pat išeina į priešingą kraštą ir yra įpratusi įjungti fotodiodą , kuris paverčia šviesą atgal į elektros srovę. Ši srovė naudojama kaip grįžtamasis ryšys į automatinio diodo tvarkyklės grandinę, kad būtų galima išmatuoti aktyvumą lazeriniame diode ir taip įsitikinkite, kad valdydami srovę per lazerinį diodą, kad srovė ir šviesos srautas išliktų pastovus ir saugus.
Lazerio diodo valdymas
Lazerio diodo programos
Lazeriniai diodų moduliai idealiai tinka tokioms programoms kaip gyvosios gamtos mokslai, pramoniniai ar moksliniai prietaisai. Lazerio diodų moduliai yra įvairių bangos ilgių, išėjimo galios ar pluošto formos.
Mažos galios lazeriai naudojami vis daugiau žinomų programų, įskaitant CD ir DVD grotuvus ir įrašymo įrenginius, brūkšninių kodų skaitytuvus, apsaugos sistemas, optinius ryšius ir chirurginius prietaisus.
Pramoniniai pritaikymai: Graviravimas, pjovimas, rašymas, gręžimas, suvirinimas ir kt.
Medicinos priemonės pašalina nepageidaujamus audinius, vėžio ląstelių diagnostiką, naudojant fluorescenciją, dantų vaistus. Apskritai rezultatai naudojant lazerius yra geresni nei rezultatai naudojant chirurginį peilį.
Telekomunikacijoms naudojami lazeriniai diodai: Telekomunikacijų srityje 1,3 μm ir 1,55 μm juostiniai lazeriniai diodai, naudojami kaip pagrindinis silicio dioksido pluošto lazerių šviesos šaltinis, turi mažiau nuostolių juostoje. Lazerio diodas su skirtinga juosta naudojamas šaltinio pumpavimui optiniam stiprinimui arba trumpojo nuotolio optiniam ryšiui.
Taigi, viskas apie tai Lazerio diodų konstrukcija ir jo panaudojimas. Jei jus domina pastatų šviesos diodų projektai savarankiškai, tada galite kreiptis į mus, paskelbdami savo klausimus ar naujoviškas mintis toliau pateiktame komentarų skyriuje. Štai jums klausimas, Kokia lazerinio diodo funkcija?
