सेमीकंडक्टर लेजर क्या है? (भाग Ⅱ)

सेमीकंडक्टर लेजर एक प्रकार के ठोस-राज्य लेजर से संबंधित है, लेजर माध्यम के रूप में एक अर्धचालक सामग्री है, लेजर डायोड के पम्पिंग मोड (प्रकाश का उत्पादन करने के लिए इलेक्ट्रॉन उत्साहित विकिरण) के रूप में वर्तमान इंजेक्शन डायोड स्रोत क्षेत्र के लिए। सभी प्रकार के लेज़रों में, सेमीकंडक्टर लेज़र में सबसे अच्छी ऊर्जा रूपांतरण दक्षता होती है (सीधे लागू उच्च-शक्ति सेमीकंडक्टर लेज़र घटकों की इलेक्ट्रो-ऑप्टिकल रूपांतरण दक्षता 60-70 प्रतिशत तक पहुँच सकती है)। इसका उपयोग फाइबर लेजर, ठोस लेजर और अन्य प्रकार के ऑप्टिकल पंपिंग लेजर के मुख्य पंप स्रोत के रूप में किया जा सकता है, और फाइबर लेजर और ठोस लेजर प्रौद्योगिकी के तेजी से विकास को बढ़ावा देता है।(भाग Ⅰ के साथ जारी रखें)

3. सेमीकंडक्टर लेजर का विकास इतिहास

1960 के दशक की शुरुआत में सेमीकंडक्टर लेजर एक सजातीय जंक्शन लेजर है, जो एक प्रकार की सामग्री पर बना pn जंक्शन डायोड है। आगे के वर्तमान इंजेक्शन के तहत, इलेक्ट्रॉनों को लगातार पी-ज़ोन में इंजेक्ट किया जाता है और छिद्रों को एन-ज़ोन में लगातार इंजेक्ट किया जाता है। नतीजतन, मूल पीएन जंक्शन रिक्तीकरण क्षेत्र में वाहक वितरण का उत्क्रमण महसूस किया जाता है। चूंकि इलेक्ट्रॉन प्रवास की गति छेद प्रवास की गति से तेज है, विकिरण और पुनर्संयोजन सक्रिय क्षेत्र में होता है, प्रतिदीप्ति उत्सर्जित करता है, और लेजर कुछ शर्तों के तहत होता है। यह एक तरह का सेमीकंडक्टर लेजर है जो केवल पल्स के रूप में काम कर सकता है। सेमीकंडक्टर लेजर के विकास में दूसरा चरण हेटरोस्ट्रक्चर सेमीकंडक्टर लेजर है, जिसमें अलग-अलग बैंडगैप के साथ सेमीकंडक्टर सामग्री की दो पतली परतें होती हैं, जैसे कि GaAs और GaAlAs। सिंगल हेटरोस्ट्रक्चर लेजर पहली बार (1969) दिखाई दिया। GaAsP-N जंक्शन की दहलीज वर्तमान घनत्व को कम करने के लिए, SHLD का मान सजातीय जंक्शन लेजर की तुलना में कम परिमाण का एक क्रम है, लेकिन SHLD अभी भी कमरे के तापमान पर लगातार काम नहीं कर सकता है।

1970 के दशक के उत्तरार्ध से, सेमीकंडक्टर लेजर दो दिशाओं में विकसित हो रहा है, एक सूचना प्रसारित करने के उद्देश्य से सूचना लेजर है, और दूसरा ऑप्टिकल पावर में सुधार के उद्देश्य से पावर लेजर है। पंप ठोस राज्य लेजर, उच्च शक्ति अर्धचालक लेजर (100mw से ऊपर निरंतर उत्पादन शक्ति, 5W से ऊपर नाड़ी उत्पादन शक्ति, उच्च शक्ति अर्धचालक लेजर कहा जा सकता है) के आवेदन से प्रेरित है।

1990 के दशक में निर्णायक प्रगति हुई है, जो सेमीकंडक्टर लेसरों की उत्पादन शक्ति में उल्लेखनीय वृद्धि के रूप में चिह्नित है। किलोवाट स्तर के उच्च-शक्ति अर्धचालक लेज़रों का विदेशों में व्यवसायीकरण किया गया है, और घरेलू नमूना उपकरणों का उत्पादन 600W तक पहुँच गया है। यदि लेजर बैंड के विस्तार के दृष्टिकोण से, पहले अवरक्त अर्धचालक लेजर, आवेदन में बड़ी संख्या में 670nm लाल अर्धचालक लेजर के बाद, और फिर, तरंग दैर्ध्य 650nm, 635nm बाहर आया, नीला प्रकाश, नीला प्रकाश सेमीकंडक्टर लेजर सफलतापूर्वक विकसित किया गया है, 10mW वायलेट और यहां तक ​​कि पराबैंगनी सेमीकंडक्टर लेजर, यह भी विकास के अधीन है। 1990 के दशक के उत्तरार्ध में, सतह-उत्सर्जक लेज़रों और ऊर्ध्वाधर-गुहा सतह-उत्सर्जक लेज़रों का तेजी से विकास किया गया है, और अल्ट्रा-समानांतर ऑप्टोइलेक्ट्रॉनिक्स में कई अनुप्रयोगों पर विचार किया गया है। ऑप्टिकल सिस्टम में 980nm, 850nm और 780nm डिवाइस का इस्तेमाल किया गया है। वर्तमान में, गीगाबिट ईथरनेट हाई-स्पीड नेटवर्क में वर्टिकल-कैविटी सरफेस-एमिटिंग लेजर का उपयोग किया गया है।

4. सेमीकंडक्टर लेजर का अनुप्रयोग

सेमीकंडक्टर लेजर पहले परिपक्व होता है, इसकी व्यापक तरंग दैर्ध्य रेंज, सरल उत्पादन, कम लागत, आसान बड़े पैमाने पर उत्पादन, और छोटे आकार, हल्के, लंबे जीवन के कारण, तेजी से विकास की किस्मों के कारण, लेजर के एक वर्ग की तेजी से प्रगति के साथ , आवेदन की एक विस्तृत श्रृंखला, 300 से अधिक प्रकार हैं।

1) उद्योग और प्रौद्योगिकी में अनुप्रयोग

① ऑप्टिकल फाइबर संचार। सेमीकंडक्टर लेजर एक ऑप्टिकल फाइबर संचार प्रणाली का व्यावहारिक प्रकाश स्रोत है। ऑप्टिकल फाइबर संचार समकालीन संचार प्रौद्योगिकी की मुख्य धारा बन गया है।

②ऑप्टिकल डिस्क एक्सेस। सेमीकंडक्टर लेजर पहले से ही ऑप्टिकल डिस्क मेमोरी में उपयोग किए जाते हैं, जिसमें ध्वनि, पाठ और चित्रों के बारे में बड़ी मात्रा में जानकारी संग्रहीत करने का लाभ होता है। नीले और हरे रंग के लेज़रों का उपयोग सीडी के भंडारण घनत्व में काफी सुधार कर सकता है।

③स्पेक्ट्रल विश्लेषण। दूर अवरक्त ट्यून करने योग्य अर्धचालक लेजर का उपयोग पर्यावरणीय गैस विश्लेषण, वायु प्रदूषण की निगरानी, ​​​​ऑटोमोबाइल निकास आदि में किया गया है। गैस जमाव की प्रक्रिया की निगरानी के लिए इसका उपयोग उद्योग में किया जा सकता है।

④ऑप्टिकल सूचना प्रसंस्करण। सेमीकंडक्टर लेज़रों का उपयोग ऑप्टिकल सूचना प्रणाली में किया गया है। भूतल उत्सर्जन अर्धचालक लेजर द्वि-आयामी सरणी ऑप्टिकल समांतर प्रसंस्करण प्रणालियों के लिए एक आदर्श प्रकाश स्रोत है, जिसका उपयोग कंप्यूटर और ऑप्टिकल तंत्रिका नेटवर्क में किया जाएगा।

⑤लेजर माइक्रोफैब्रिकेशन। क्यू स्विच सेमीकंडक्टर लेजर द्वारा निर्मित उच्च-ऊर्जा अल्ट्रा-शायर लेजर की मदद से एकीकृत सर्किट को काटा, छिद्रित आदि किया जा सकता है।

⑥ लेजर अलार्म। सेमीकंडक्टर लेजर अलार्म का व्यापक रूप से उपयोग किया जाता है, जिसमें बर्गलर अलार्म, जल स्तर अलार्म, कार दूरी अलार्म आदि शामिल हैं।

⑦लेजर प्रिंटर। हाई पावर सेमीकंडक्टर लेजर पहले से ही लेजर प्रिंटर में उपयोग किए जाते हैं। नीले और हरे रंग के लेज़रों का उपयोग करने से मुद्रण की गति और रिज़ॉल्यूशन में काफी सुधार हो सकता है।

⑧ लेजर बार कोड स्कैनर। सेमीकंडक्टर लेजर बारकोड स्कैनर का व्यापक रूप से माल की बिक्री के साथ-साथ पुस्तकों और अभिलेखागार प्रबंधन में उपयोग किया गया है।

⑨सॉलिड-स्टेट लेज़र को पंप करें। यह हाई-पॉवर सेमीकंडक्टर लेजर का एक महत्वपूर्ण अनुप्रयोग है, जिसका उपयोग मूल वातावरण लैंप को बदलने और एक ऑल-सॉलिड-स्टेट लेजर सिस्टम बनाने के लिए किया जा सकता है।

⑩ उच्च परिभाषा लेजर टेलीविजन। निकट भविष्य में, कैथोड-रे ट्यूब के बिना सेमीकंडक्टर लेजर टेलीविज़न सेट को लाल, नीले और हरे रंग के लेज़रों का उपयोग करके बाजार में उतारा जा सकता है, जो मौजूदा सेटों की तुलना में 20 प्रतिशत कम बिजली की खपत करने का अनुमान है।

2) चिकित्सा और जीवन विज्ञान अनुसंधान में अनुप्रयोग

① लेजर सर्जरी। सेमीकंडक्टर लेज़रों का उपयोग नरम ऊतक छांटने, ऊतक बंधन, जमावट और वाष्पीकरण के लिए किया गया है। इस तकनीक में सामान्य सर्जरी, प्लास्टिक सर्जरी, त्वचाविज्ञान, मूत्रविज्ञान, प्रसूति, स्त्री रोग आदि का व्यापक रूप से उपयोग किया जाता है।

②लेजर डायनेमिक थेरेपी। प्रकाश-संवेदी पदार्थ जिनका ट्यूमर के प्रति लगाव होता है, उन्हें चुनिंदा रूप से कैंसर के ऊतकों में इकट्ठा किया जाता है, और प्रतिक्रियाशील ऑक्सीजन प्रजातियों का उत्पादन करने के लिए सेमीकंडक्टर लेजर द्वारा कैंसर के ऊतक को विकिरणित किया जाता है, जिसका उद्देश्य स्वस्थ ऊतक को नुकसान पहुँचाए बिना इसे नेक्रोटिक बनाना है।

③ जीवन विज्ञान अनुसंधान। "ऑप्टिकल चिमटी", जो जीवित कोशिकाओं या गुणसूत्रों को छीनने के लिए अर्धचालक लेज़रों का उपयोग करते हैं और उन्हें जहां चाहें ले जाते हैं, सेल संश्लेषण, सेल इंटरैक्शन और फोरेंसिक डायग्नोस्टिक्स में सुधार के लिए उपयोग किया जाता है।

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