DSCF0775

150

4.2 Półprzewodnikowe elementy i układy elektroniczne

Tab. 1. Półprzewodnikowe diody laserowe

Rodzaj diody	Standardowa	Małej mocy	Dużej mocy
Długość fali	630-670 nm	770-840 nm	790-840 nm
Moc maksymalna	<7 mW	<200 mW	0,5-50 W
Zastosowanie	czytniki kodów kreskowych, skanery, drukarki laserowe, napędy DVD, przyrządy pomiarowe	napędy CD, drukarki laserowe, układy transmisji danych, technika pomiarowa, techniki medyczne, obróbka materiałów	techniki medyczne, obróbka materiałów (cięcie, spawanie). pompy energii dla laserów bardzo dużej mocy

ośrodek

optyczny

dowo przepuszczających

Rys. 1. Ilustracja zasady działania lasera

Monochromatyczność oznacza, że emitowana jest fala świetlna o ściśle określonej długości, a zatem widmo tego promieniowania zawiera tylko jeden charakterystyczny prążek. Stała polaryzacja promieniowania oznacza, że fala świetlna ma ściśle określoną płaszczyznę polaryzacji, a zatem jest precyzyjnie zorientowana przestrzennie. Stała faza oznacza, że emitowane fale świetlne nie mają przesunięcia fazowego. Zbieżność optyczna to cecha silnej kierunkowości emitowanego promieniowania. Jeśli promieniowanie ma cechy: monochromatycz-ności, stałej płaszczyzny polaryzacji i stałej fazy, to nazywamy je promieniowaniem spójnym lub koherentnym¹.

warstwa    r

typu N*

Rys. 2. Idea konstrukcji półprzewodnikowej diody laserowej

Laser jest źródłem promieniowania spójnego.

Głównym zadaniem rezonatora optycznego jest uformowanie zbieżnej wiązki promieniowania laserowego o niewielkiej średnicy.

Laser półprzewodnikowy (dioda laserowa) jest w najprostszym przypadku półprzewodnikową diodą lumi-nescencyjną, wykonaną z warstwy arsenku galu o przewodnictwie typu N i warstwy typu P domieszkowanej aluminium (rys. 2). Dioda półprzewodnikowa pompowana jest elektrycznie. Uruchomienie pompy wymaga spolaryzowania diody w kierunku przewodzenia. W wyniku takiego spolaryzowania zaczyna płynąć prąd przewodzenia, który wprowadza energię do warstwy zaporowej. W warstwie zaporowej część energii zostaje zamieniona na ciepło, a część zostaje wy-promieniowania w postaci fali elektromagnetycznej. Częstotliwość emitowanej fali elektromagnetycznej mie ści się w zakresie częstotliwości charakterystycznych dla światła widzialnego lub bliskiej podczerwieni IR². Częstotliwość ta jest częstotliwością charakterystyczną zależną od zastosowanego materiału aktywnego (osnowy) lasera (tab. 1).

W przypadku diody laserowej pokazanej na rys. 2 powstające promieniowanie laserowe emitowane jest w płaszczyźnie warstwy zaporowej. Wygenerowany promień świetlny ulega częściowemu odbiciu na wypolerowanych i pokrytych materiałem refleksyjnym powierzchniach (zwierciadłach) półprzewodnika prostopadłych do

^: tac cohaerens - spójny ²ang. Infra Red *= podczerwień