लेजर डायोड पैरामीटर, सिद्धांत और अनुप्रयोग

सेमीकंडक्टर लेजर डायोड का कार्य सिद्धांत सैद्धांतिक रूप से गैस लेजर के समान ही है।
लेज़र डायोड मूलतः एक अर्धचालक डायोड है। पीएन जंक्शन सामग्री समान है या नहीं, इसके अनुसार लेजर डायोड को होमोजंक्शन, सिंगल हेटेरोजंक्शन (एसएच), डबल हेटेरोजंक्शन (डीएच) और क्वांटम वेल (क्यूडब्ल्यू) लेजर डायोड में विभाजित किया जा सकता है। क्वांटम वेल लेजर डायोड में कम थ्रेशोल्ड करंट और उच्च आउटपुट पावर के फायदे हैं, और वर्तमान में बाजार में मुख्यधारा के उत्पाद हैं। लेज़रों की तुलना में, लेज़र डायोड में उच्च दक्षता, छोटे आकार और लंबे जीवन के फायदे हैं। हालाँकि, उनकी आउटपुट पावर छोटी है (आम तौर पर 2mW से कम), खराब रैखिकता, और मोनोक्रोमैटिकिटी बहुत अच्छी नहीं है, जो केबल टीवी सिस्टम में उनके अनुप्रयोग को सीमित करती है। बहुत सीमित, मल्टी-चैनल, उच्च-प्रदर्शन एनालॉग सिग्नल प्रसारित नहीं कर सकता। एक द्विदिश ऑप्टिकल रिसीवर के बैकहॉल मॉड्यूल में, क्वांटम वेल लेजर डायोड का उपयोग आमतौर पर अपलिंक ट्रांसमिशन के लिए प्रकाश स्रोत के रूप में किया जाता है।

लेजर डायोड सार
लेज़र डायोड मूलतः एक अर्धचालक डायोड है। पीएन जंक्शन सामग्री समान है या नहीं, इसके अनुसार लेजर डायोड को होमोजंक्शन, सिंगल हेटेरोजंक्शन (एसएच), डबल हेटेरोजंक्शन (डीएच) और क्वांटम वेल (क्यूडब्ल्यू) लेजर डायोड में विभाजित किया जा सकता है। क्वांटम वेल लेजर डायोड में कम थ्रेशोल्ड करंट और उच्च आउटपुट पावर के फायदे हैं, और वर्तमान में बाजार में मुख्यधारा के उत्पाद हैं। लेज़रों की तुलना में, लेज़र डायोड में उच्च दक्षता, छोटे आकार और लंबे जीवन के फायदे हैं। हालाँकि, उनकी आउटपुट पावर छोटी है (आम तौर पर 2mW से कम), खराब रैखिकता, और मोनोक्रोमैटिकिटी बहुत अच्छी नहीं है, जो केबल टीवी सिस्टम में उनके अनुप्रयोग को सीमित करती है। बहुत सीमित, मल्टी-चैनल, उच्च-प्रदर्शन एनालॉग सिग्नल प्रसारित नहीं कर सकता। एक द्विदिश ऑप्टिकल रिसीवर के बैकहॉल मॉड्यूल में, क्वांटम वेल लेजर डायोड का उपयोग आमतौर पर अपलिंक ट्रांसमिशन के लिए प्रकाश स्रोत के रूप में किया जाता है।

सेमीकंडक्टर लेजर डायोड की मूल संरचना चित्र में दिखाई गई है। पीएन जंक्शन के लंबवत समानांतर विमानों की एक जोड़ी एक फैब्री-पेरोट गुंजयमान गुहा बनाती है। वे अर्धचालक क्रिस्टल या पॉलिश किए गए विमानों के दरार वाले विमान हो सकते हैं। मुख्य दिशा को छोड़कर अन्य दिशाओं में लेजर प्रभाव को खत्म करने के लिए शेष दो पक्ष अपेक्षाकृत खुरदरे हैं।

विशिष्ट ऑपरेशन में, लेजर डायोड का पीएन जंक्शन दो डोप्ड गैलियम आर्सेनाइड परतों द्वारा बनता है। इसमें दो सपाट सिरे वाली संरचनाएँ हैं, एक सिरे के समानांतर प्रतिबिंबित (एक अत्यधिक परावर्तक सतह) और एक आंशिक रूप से परावर्तक। उत्सर्जित होने वाले प्रकाश की तरंग दैर्ध्य बिल्कुल जोड़ की लंबाई से संबंधित होती है। जब एक पीएन जंक्शन बाहरी वोल्टेज स्रोत द्वारा आगे की ओर पक्षपाती होता है, तो इलेक्ट्रॉन जंक्शन के माध्यम से चलते हैं और एक सामान्य डायोड की तरह पुनः संयोजित होते हैं। जब इलेक्ट्रॉन छिद्रों के साथ पुनः संयोजित होते हैं, तो फोटॉन निकलते हैं। ये फोटॉन परमाणुओं से टकराते हैं, जिससे अधिक फोटॉन निकलते हैं। जैसे-जैसे फॉरवर्ड बायस करंट बढ़ता है, अधिक इलेक्ट्रॉन क्षय क्षेत्र में प्रवेश करते हैं और अधिक फोटॉन उत्सर्जित करते हैं।

आमतौर पर दो लेजर डायोड का उपयोग किया जाता है: ①PIN फोटोडायोड। जब यह ऑप्टिकल पावर प्राप्त करता है और फोटोकरंट उत्पन्न करता है, तो यह क्वांटम शोर लाएगा। ②हिमस्खलन फोटोडायोड। यह आंतरिक प्रवर्धन प्रदान करता है और पिन फोटोडायोड की तुलना में अधिक दूर तक संचारित कर सकता है, लेकिन इसमें क्वांटम शोर अधिक होता है। एक अच्छा सिग्नल-टू-शोर अनुपात प्राप्त करने के लिए, एक कम-शोर प्रीएम्प्लीफायर और एक मुख्य एम्पलीफायर को फोटोडिटेक्शन डिवाइस के पीछे जोड़ा जाना चाहिए।

सेमीकंडक्टर लेजर डायोड के आमतौर पर उपयोग किए जाने वाले पैरामीटर हैं:
(1) तरंग दैर्ध्य: यानी, लेजर ट्यूब की कार्यशील तरंग दैर्ध्य। वर्तमान में, लेजर ट्यूबों की तरंग दैर्ध्य जिन्हें फोटोइलेक्ट्रिक स्विच के रूप में उपयोग किया जा सकता है, उनमें 635nm, 650nm, 670nm, 690nm, 780nm, 810nm, 860nm, 980nm आदि शामिल हैं।

(2) थ्रेशोल्ड करंट Ith: यानी, वह करंट जिस पर लेजर ट्यूब लेजर दोलन उत्पन्न करना शुरू कर देती है। सामान्य कम-शक्ति वाले लेजर ट्यूबों के लिए, इसका मूल्य लगभग दसियों मिलीमीटर है। स्ट्रेन मल्टीपल क्वांटम वेल संरचना वाले लेजर ट्यूबों की थ्रेसहोल्ड धारा 10mA जितनी कम हो सकती है। निम्नलिखित।

(3) ऑपरेटिंग करंट आईओपी: यानी, जब लेजर ट्यूब रेटेड आउटपुट पावर तक पहुंचती है तो ड्राइविंग करंट। यह मान लेज़र ड्राइविंग सर्किट को डिज़ाइन और डिबग करने के लिए महत्वपूर्ण है।

(4) ऊर्ध्वाधर विचलन कोण θ⊥: वह कोण जिस पर लेजर डायोड की चमकदार पट्टी पीएन जंक्शन के लंबवत दिशा में खुलती है, आमतौर पर 15 डिग्री ~ 40 डिग्री के आसपास।

(5) क्षैतिज विचलन कोण θ∥: वह कोण जिस पर लेजर डायोड का चमकदार बैंड पीएन जंक्शन के समानांतर दिशा में खुलता है, आमतौर पर 6 डिग्री ~10 डिग्री के आसपास।

(6) वर्तमान आईएम की निगरानी करना: यानी, जब लेजर ट्यूब रेटेड आउटपुट पावर पर होती है तो पिन ट्यूब के माध्यम से प्रवाहित होने वाली धारा।

वास्तविक जीवन में, लेजर डायोड का व्यापक रूप से सूचना विज्ञान के क्षेत्रों में उपयोग किया जाता है, जैसे ऑप्टिकल फाइबर संचार, ऑप्टिकल डिस्क भंडारण, मुद्रण और प्रतिलिपि, और चिकित्सा कॉस्मेटोलॉजी। विशिष्ट अनुप्रयोगों के लिए, चयन को इसके मुख्य तकनीकी मापदंडों के साथ जोड़ा जाना चाहिए, जिसमें तरंग दैर्ध्य, आउटपुट पावर, ऑपरेटिंग करंट, ऑपरेटिंग वोल्टेज आदि शामिल हैं। लेजर डायोड का उपयोग कंप्यूटर और प्रिंट पर ऑप्टिकल डिस्क ड्राइव जैसे कम-शक्ति ऑप्टोइलेक्ट्रॉनिक उपकरणों में भी व्यापक रूप से किया जाता है। लेज़र प्रिंटर में प्रमुख।

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