Með hraðri þróun ljósfræðilegrar rafeindatækni hafa hálfleiðaralasar orðið mikið notaðir á ýmsum sviðum eins og fjarskiptum, læknisfræði, iðnaðarvinnslu og LiDAR, þökk sé mikilli skilvirkni þeirra, þéttri stærð og auðveldri mótun. Kjarninn í þessari tækni er styrkingarmiðillinn, sem gegnir algerlega mikilvægu hlutverki. Hann þjónar sem ...„orkugjafi„sem gerir kleift að örva geislun og framleiða leysigeisla, ákvarða leysigeislann'Afköst, bylgjulengd og notkunarmöguleikar.
1. Hvað er styrkingarmiðill?
Eins og nafnið gefur til kynna er magnunarmiðill efni sem veitir ljósfræðilega mögnun. Þegar það er örvað með utanaðkomandi orkugjöfum (eins og rafskautun eða ljósdælingu) magnar það innfallandi ljós með örvuðum útgeislunarferli, sem leiðir til leysigeislunar.
Í hálfleiðaralaserum er styrkingarmiðillinn venjulega samsettur úr virka svæðinu við PN-gatið, þar sem efnissamsetning, uppbygging og lyfjagjöf hafa bein áhrif á lykilþætti eins og þröskuldstraum, útblástursbylgjulengd, skilvirkni og hitauppstreymi.
2. Algeng efni sem nota má til að auka styrk í hálfleiðaralaserum
III-V samsettir hálfleiðarar eru algengustu efnin sem notuð eru til að styrkja styrk. Dæmi um slík efni eru:
①GaAs (Gallíumarseníð)
Hentar fyrir leysigeisla sem gefa frá sér í 850–980 nm svið, mikið notað í ljósleiðarasamskiptum og leysigeislaprentun.
②InP (indíumfosfíð)
Notað fyrir útsendingu í 1,3 µm og 1,55 µm böndunum, mikilvægt fyrir ljósleiðarasamskipti.
③InGaAsP / AlGaAs / InGaN
Hægt er að stilla samsetningar þeirra til að ná mismunandi bylgjulengdum, sem myndar grunninn að hönnun leysigeisla með stillanlegum bylgjulengdum.
Þessi efni eru yfirleitt með beina bandgapbyggingu, sem gerir þau mjög skilvirk við endursameiningu rafeinda-hola með ljóseindalosun, tilvalin til notkunar í hálfleiðara leysigeislunarmiðlum.
3. Þróun ávinningsbygginga
Eftir því sem framleiðslutækni hefur þróast hafa styrkingarbyggingar í hálfleiðaraleisum þróast frá snemmbúnum samskeytum yfir í heteróskeyti og áfram í háþróaðar skammtabrunns- og skammtapunktastillingar.
①Miðlungsstyrkur milli tenginga
Með því að sameina hálfleiðaraefni með mismunandi bandgap er hægt að takmarka flutningsaðila og ljóseindir á skilvirkan hátt á tilteknum svæðum, sem eykur skilvirkni og dregur úr þröskuldsstraumi.
②Uppbygging skammtabrunns
Með því að minnka þykkt virka svæðisins niður í nanómetra eru rafeindir bundnar við tvær víddir, sem eykur verulega skilvirkni geislunarendurröðunar. Þetta leiðir til leysigeisla með lægri þröskuldsstraumum og betri hitastöðugleika.
③Skammtapunktabyggingar
Með því að nota sjálfsamsetningartækni eru núllvíddar nanóbyggingar myndaðar, sem veita skarpa orkudreifingu. Þessar byggingar bjóða upp á betri eiginleika til að auka orkunýtingu og stöðugleika í bylgjulengd, sem gerir þær að rannsóknarmiðstöð fyrir næstu kynslóð afkastamikla hálfleiðaralasera.
4. Hvað ákvarðar styrkingarmiðillinn?
①Útblástursbylgjulengd
Bandbil efnisins ákvarðar leysigeislunina's bylgjulengd. Til dæmis hentar InGaAs fyrir nær-innrauða leysigeisla, en InGaN er notað fyrir bláa eða fjólubláa leysigeisla.
②Skilvirkni og afl
Hreyfanleiki flutningsaðila og endurröðunarhraði án geislunar hafa áhrif á skilvirkni umbreytingar úr ljósleiðara í rafsegulmagn.
③Hitastig
Mismunandi efni bregðast við hitastigsbreytingum á ýmsa vegu, sem hefur áhrif á áreiðanleika leysigeislans í iðnaðar- og hernaðarumhverfi.
④Mótunarviðbrögð
Styrkjunarmiðillinn hefur áhrif á leysigeislann'hraði viðbragða, sem er mikilvægt í háhraða samskiptaforritum.
5. Niðurstaða
Í flóknu uppbyggingu hálfleiðaralasera er styrkingarmiðillinn sannarlega „hjartað“ þeirra.—ekki aðeins ábyrgur fyrir framleiðslu leysisins heldur einnig fyrir áhrifum á líftíma hans, stöðugleika og notkunarmöguleika. Frá efnisvali til byggingarhönnunar, frá makróskópískum afköstum til smásæja verkunarhátta, þá knýr hvert bylting í styrkingarmiðli leysitækni í átt að meiri afköstum, víðtækari notkun og dýpri rannsóknum.
Með áframhaldandi framförum í efnisfræði og nanóframleiðslutækni er búist við að framtíðarstyrkingarmiðlar muni færa meiri birtu, breiðari bylgjulengdarþekju og snjallari leysilausnir.—að opna fyrir fleiri möguleika fyrir vísindi, iðnað og samfélag.
Birtingartími: 17. júlí 2025