半導体レーザの発光原理

半導体レーザー、 としても知られているレーザーダイオード作用材料として半導体材料を使用するレーザーです。それは小さいサイズと長い寿命の特徴を持っており、単純な注入電流を使用してその作用電圧と集積回路と互換性のある電流を励起することができるので、それはそれとモノリシックに統合され得る。これらの利点により、半導体ダイオードレーザは、レーザ通信、光学記憶、光学ジャイロスコープ、レーザ印刷、レンジングおよびレーダにおいて広く使用されてきた。

レーザー発光の原理

レーザーは以下の条件を満たす必要があります。第二に、光フィードバック機能を再生し、レーザ発振を形成することができる共振空洞がなければならない。様々な形態の形成、最も単純なものはファブリオウム共鳴キャビティである。第三に、レーザーはしきい値条件、すなわち利得は全損失よりも大きくなければならない。

特定のしきい値条件を満たしています。

安定した振動を形成するためには、レーザ媒体は、共振キャビティによって引き起こされる光損失を補償し、キャビティ表面からのレーザ出力によって引き起こされる損失を補償するための十分に大きな利得を提供しなければならず、キャビティ内の光場を連続的に増加させる。 。これは十分に強い電流注入、すなわち十分な集団反転、母集団反転度が高いほど、得られる利得、すなわち特定の電流閾値条件を満たす必要がある。レーザーが閾値に達すると、特定の波長の光がキャビティ内で共振して増幅され、最後に連続出力のためにレーザーを形成することができる。

共振キャビティは光フィードバックの役割を果たし、レーザー振動を形成することができる。

コヒーレント刺激された放射線を実際に得るためには、刺激された放射線を光共振器内で複数回フィードバックしてレーザ振動を形成しなければならない。レーザの共振空洞は、半導体結晶の天然の劈開面によって反射ミラーとして形成され、通常は発光しない。レンズの端部は高反射多層誘電体膜で被覆され、発光面は反射防止膜で被覆されている。

利得条件：

レーザ媒体（活性領域）におけるキャリアの反転分布が確立される。半導体では、電子のエネルギーは連続に近い一連のエネルギーレベルからなるエネルギーバンドによって表されます。したがって、半導体の集団反転を達成するためには、2つのエネルギーバンド領域間の高エネルギー状態伝導帯域になければならない。底部の電子数は、低エネルギー状態電子帯の頂部の穴の数よりはるかに大きい。これは、ホモ接合またはヘテロ接合に順方向バイアスを印加し、必要なキャリアを活性層に注入することによって達成される。低エネルギー原子価バンドから高エネルギー伝導帯までの電子を励起します。集団反転の状態の多数の電子および孔が再結合したとき、刺激放出が起こる。