Hvad er princippet om halvlederlaser?

1. Halvledermateriale:

* Kernen i en halvlederlaser er et halvledermateriale, typisk en forbindelse som galliumarsenid (GAAS) eller indiumphosphid (INP).

* Disse materialer har en unik båndstruktur, hvor elektroner kan eksistere i to energiniveauer:Valensbåndet (lavere energi) og ledningsbåndet (højere energi).

2. Pumpning:

* For at skabe laserlys skal elektroner være glade for ledningsbåndet. Dette opnås ved pumpning halvledermaterialet med energi.

* Pumpning kan udføres ved forskellige metoder:

* Elektrisk pumpning: Anvendelse af en elektrisk strøm på halvledermaterialet.

* Optisk pumpning: Belyse materialet med lys af en højere energi.

3. Befolkningsinversion:

* Når elektroner er glade for ledningsbåndet, kan de falde tilbage til valensbåndet og frigive energi i form af lys.

* For at opnå laserhandling, en tilstand kaldet befolkningsinversion er afgørende. Dette betyder at have flere elektroner i den ophidsede tilstand (ledningsbånd) end i jordtilstanden (Valence Band).

4. Stimuleret emission:

* Når befolkningsinversionen er opnået, kan en foton (lyspartikel) med den rigtige energi interagere med en ophidset elektron, hvilket får den til at falde tilbage til valensbåndet og udsende en anden foton med den samme energi og fase.

* Dette kaldes stimuleret emission . Denne udsendte foton kan på sin side stimulere andre ophidsede elektroner til at udsende fotoner, hvilket fører til en kaskade af identiske fotoner.

5. Optisk hulrum:

* For at skabe en laserstråle er halvledermaterialet lukket i et optisk hulrum .

* Dette hulrum består af to spejle, en meget reflekterende og en delvist reflekterende.

* De udsendte fotoner hopper frem og tilbage mellem spejle og øger lysets intensitet.

* Det delvist reflekterende spejl giver nogle af lyset mulighed for at flygte og danner laserstrålen.

6. Laserlys:

* Det lys, der udsendes fra en halvlederlaser, er meget sammenhængende (alle fotoner har den samme frekvens og fase) og monokromatisk (alle fotoner har den samme bølgelængde).

* Dette gør det nyttigt i en lang række applikationer, såsom optisk kommunikation, laserpointer, stregkodescannere og laserkirurgi.

Kortfattet:

Princippet om en halvlederlaser involverer at skabe en populationsinversion i et halvledermateriale, ved hjælp af stimuleret emission til at amplificere lys og derefter begrænse lyset i et optisk hulrum til at producere en sammenhængende og monokromatisk laserstråle.