Виды полупроводниковых лазерных диодов
Публиковать:Коробка Оптроника  Время:2018-07-09  Просмотры:406
Лазеры классифицируются в соответствии с их структурой: FP, DFB, DBR, QW, VCSEL FP: Fabry-Perot, DFB: распределенная обратная связь, DBR: распределенный отражатель Брэгга, QW: квантовая яма, VCSEL: отраженный от поверхности резонатор лазер.
(1) Лазерный диод типа Фабри-Перо (FP) состоит из эпитаксиально выращенного активного слоя и ограничительного слоя с обеих сторон активного слоя, а резонансная полость состоит из двух плоскостей скола кристалла и активного слоя может быть типом N, также может быть типом P. Из-за существования гетеропереходного барьера из-за разницы в ширине запрещенной зоны электроны и дырки, инжектированные в активный слой, не могут диффундировать и удерживаться в тонком активном слое, так что даже небольшой ток течет, это легко реализовать. С другой стороны С другой стороны, активный слой с узкой запрещенной зоной имеет больший показатель преломления, чем ограничивающий слой, и свет концентрируется в области, имеющей большую процентную ставку, поэтому он также ограничен активным слоем. Когда электрический F, образующий инвертированную бифуркацию в активном слое, переходит из зоны проводимости в валентную зону (или уровень примеси), фотоны объединяются с отверстиями для излучения фотонов, и фотоны образуются в полости, имеющей два расщепления самолеты. Распространение возвратно-поступательного отражения непрерывно улучшается для получения оптического усиления. Когда оптическое усиление больше, чем потеря резонансного резонатора, лазер испускается наружу. Лазер представляет собой оптический резонансный усилитель со стимулированным излучением.
(2) Лазерный диод с распределенной обратной связью (DFB). Основное отличие между ним и лазерным диодом типа FP состоит в том, что он не имеет сосредоточенного отражения зеркала резонатора, а его механизм отражения обеспечивается только брэгговской решеткой на волноводе активной области, только удовлетворены апертуры принципа рассеяния Брэгга. Разрешается отражать взад и вперед в среде, и лазер появляется, когда среда достигает инверсии населенности и коэффициент усиления соответствует пороговому условию. Этот вид механизма отражения является тонким механизмом обратной связи, отсюда и название лазерного диода с распределенной обратной связью. Благодаря частотно-селективной функции брэгговской решетки, она обладает очень хорошей монохроматичностью и направленностью; кроме того, поскольку он не использует плоскость кристаллического расщепления в качестве зеркала, его легче интегрировать.
(3) Лазерный диод с отраженным брэгговским отражателем (DBR) Разница между ним и лазерным диодом DFB заключается в том, что его периодический желоб находится не на активной поверхности волновода, а на пассивном волноводе с обеих сторон волновода активного слоя, это Пассивный периодический гофрированный волновод действует как брэгговское зеркало. В спектре спонтанного излучения только световые волны вблизи частоты Брэгга могут обеспечить эффективную обратную связь. Из-за характеристик усиления активного волновода и брэгговского отражения пассивного периодического волновода только световая волна вблизи частоты Брэгга может удовлетворять условию колебаний, тем самым излучая лазер.
(4) Лазерные диоды с квантовыми ямами (QW). Когда толщина активного слоя уменьшается до длины волны де Бройля (λ 50 нм) или по сравнению с радиусом Бора (от 1 до 50 нм), свойства полупроводника являются фундаментальными. , Изменения, структура энергетической зоны полупроводника, свойства подвижности носителей будут иметь новый эффект - квантовый эффект, соответствующая потенциальная яма становится квантовой ямой. Мы называем ЛД со сверхрешеткой и структурой с квантовыми ямами квантовой ямой. Наличие LD с потенциальной ямой носителя называется LD с одиночной квантовой ямой (SQW), а LD с квантовой ямой, имеющей n потенциальных ям с носителем и (n + 1) барьер, называется LD с многозарядной ямой (MQW). Лазерный диод с квантовыми ямами имеет структуру, в которой толщина активного слоя (d) обычного лазерного диода с двойным гетеропереходом (DH) составляет десятки нанометров или менее. Лазерные диоды с квантовыми ямами обладают преимуществами низкого порогового тока, работы при высокой температуре, узкой спектральной ширины линии и высокой скорости модуляции.
(5) Вертикальный лазер с поверхностным излучением (VCSEL). Его активная область расположена между двумя ограничительными слоями и представляет собой конфигурацию с двойным гетеропереходом (DH). Чтобы ограничить ток инжекции в активной области, ток имплантации полностью ограничен в круглой активной области посредством скрытых технологий изготовления. Длина его полости скрыта в продольной длине структуры DH, обычно 5 ~ 10 мкм, и два зеркала его полости больше не являются плоскостью расщепления кристалла, и его одно зеркало установлено на стороне P (клавиша Другое сторона зеркала расположена на стороне N (сторона подложки или сторона светового выхода), имеет преимущества высокой светоотдачи, чрезвычайно низкой энтальпии работы, высокой температурной стабильности и длительного срока службы.