Półprzewodniki

W termicznej równowadze na skutek

termicznych oddziaływań jednocześnie

dwa procesy

Proces emisyjnej rekombinacji

Generacja pary elektron –

dziura – przejście elektronu

do pasma przewodnictwa

Anihilacja pary elektron – dziura

–

powrót elektronu do pasma

walencyjnego połączony z emisją fotonu

lub zamiany na energię drgań siatki

krystalicznej

h

ν

Lasery półprzewodnikowe

LED Light

emitting diode

laser

Porównanie diody i lasera

p n

+

-

Ścianki

odbijające

rezonator

Dla współczynnika załamania

GaAs

(3.5)

współczynnik odbicia

ścianki

(31%)

bez

pokrycia wystarczający do wywołania

akcji laserowej

Pompowanie elektryczne przez

wstrzyknięcie elektronów

Krawędzie odbijające w celu

wywołania generacji za pomocą

emisji wymuszonej

Emisja spontaniczna

duży kąt rozbieżności

szerokie widmo

[

μm]

In

x

Ga

x

As

x

P

x

1.0

1.3

GaAs

x

P

zx

GaAs

0.9

0.7

0.6

0.4

GaPN

GaN

najbardziej popularne

diody niebieskie

LEDy

cd

PbSnTe

i

PbSSe

λ = 3 – 30 μm

GaInPAs

λ = 1,3 – 1.55 μm

Oświetlenie kasyna Breda w Holandii

Na podstawie

Photonics Spectra

, styczeń 2005, str. 81

Na podstawie Oemagazine, October 2005, str.10

Oświetlenie dekoracyjne mostu w Los Angeles

160 LED o mocy 19.5 W każda generujących

światło niebieskie

Laser półprzewodnikowy

Perspektywiczny dla fotoniki

Pompowanie prądem

Warstwa falowodowa o grubości

2

μm

i szerokości

10

μm

Duże kąty rozbieżności odpowiednio

30 x 5

0

Symetria wiązki uzyskiwana przez dodatkowe

układy cylindryczne lub pryzmatyczne

Laser półprzewodnikowy

cd

Technologia półprzewodnikowa

Struktury wielozłączowe

Laser

InGaN/GaN

Laser półprzewodnikowy

cd

Prąd powyżej progu generacji -

laser

Zawężenie widma

nm

6

.

0

m

3

.

1

=

=

δλ

μ

λ

Mody podłużne lasera

InGaAsP

duża odległość

międzymodowa

δλ

Krótki

rezonator

→

Moce od

mW

nawet do

kilkudziesięciu W

cw

Małe wymiary

Łatwość sterowania prądem o częstotliwościach

rzędu GHz

Pasmo od

400 nm

do

10

μm

Zastosowania w telekomunikacji światłowodowej

do twardych dysków itp

.

Macierze mikrolaserów

Średnice od 1 do 5

μm

Laser półprzewodnikowy

cd

Duży kąt rozbieżności

2

θ

różny w różnych przekrojach

Nieregularny rozkład

przestrzenny wiązki

Silny wpływ temperatury

na moc generowaną i generowaną długość fali

λ

Wpływ

pasożytniczego promieniowania

na charakterystykę

Konieczność stosowania

izolatorów optycznych

Łatwość uszkodzeń przy przekroczeniu dopuszczalnego prądu

Wady

Laser półprzewodnikowy

cd