Me ka holomua wikiwiki o ka ʻenehana optoelectronic, ua hoʻohana nui ʻia nā lasers semiconductor ma nā ʻano like ʻole e like me ke kelepona, ka lāʻau lapaʻau, ka hana ʻoihana, a me LiDAR, mahalo i ko lākou pono kiʻekiʻe, ka nui liʻiliʻi, a me ka maʻalahi o ka modulation. Ma ke kikowaena o kēia ʻenehana aia ka gain medium, kahi e pāʻani ai i kahi kuleana koʻikoʻi loa. Hana ia ma ke ʻano he"kumu ikehu"e hiki ai ke hoʻoulu ʻia ka hoʻokuʻu ʻana a me ka hanauna laser, e hoʻoholo ana i ka laser'ka hana, ka nalu, a me ka hiki ke hoʻohana.
1. He aha ka Gain Medium?
E like me ka inoa e hōʻike nei, ʻo kahi mea loaʻa kahi mea e hāʻawi ai i ka hoʻonui optical. Ke hoʻonāukiuki ʻia e nā kumu ikehu o waho (e like me ka inikini uila a i ʻole ka pumping optical), hoʻonui ia i ka mālamalama incident ma o ke ʻano o ka hoʻokuʻu ʻana i hoʻoulu ʻia, e alakaʻi ana i ka hoʻopuka laser.
I loko o nā lasers semiconductor, ʻo ka mea loaʻa ka mea maʻamau i haku ʻia me ka ʻāpana hana ma ka PN junction, nona ka hoʻohuihui mea, ka hoʻonohonoho ʻana, a me nā ʻano doping e hoʻopilikia pololei i nā palena koʻikoʻi e like me ke au paepae, ka nalu hoʻokuʻu, ka pono, a me nā ʻano wela.
2. Nā Mea Loaʻa Maʻamau i nā Lasers Semiconductor
ʻO nā semiconductors hui III-V nā mea loaʻa i hoʻohana nui ʻia. ʻO nā hiʻohiʻona maʻamau:
①ʻO GaAs (Gallium Arsenide)
Kūpono no nā lasers e hoʻopuka ana i ka 850–980 nm ka laulā, hoʻohana nui ʻia i nā kamaʻilio optical a me ka paʻi laser.
②ʻInP (Indium Phosphide)
Hoʻohana ʻia no ka hoʻokuʻu ʻana ma nā kāʻei 1.3 µm a me 1.55 µm, koʻikoʻi no nā kamaʻilio fiber-optic.
③ʻInGaAsP / AlGaAs / InGaN
Hiki ke hoʻololi ʻia kā lākou mau haku mele e hoʻokō i nā nalu like ʻole, e hana ana i ke kumu no nā hoʻolālā laser adjustable-wavelength.
Hoʻokomo pinepine kēia mau mea i nā ʻano bandgap pololei, e hoʻolilo iā lākou i mea kūpono loa i ka hoʻohui hou ʻana o ka electron-hole me ka hoʻokuʻu ʻana o ka photon, kūpono no ka hoʻohana ʻana i ka semiconductor laser gain medium.
3. Ka ulu ʻana o nā ʻōnaehana loaʻa
I ka holomua ʻana o nā ʻenehana hana ʻana, ua ulu nā ʻano loaʻa i nā lasers semiconductor mai nā homojunctions mua a i nā heterojunctions, a ma hope aku i nā luawai quantum holomua a me nā hoʻonohonoho quantum dot.
①Heterojunction Loaʻa Waena
Ma ka hoʻohui ʻana i nā mea semiconductor me nā bandgaps like ʻole, hiki ke hoʻopaʻa pono ʻia nā mea lawe a me nā photons i nā wahi i koho ʻia, e hoʻonui ana i ka pono o ka loaʻa a me ka hoʻemi ʻana i ke au paepae.
②Nā Hana Luawai Quantum
Ma ka hōʻemi ʻana i ka mānoanoa o ka ʻāpana hana i ka pālākiō nanometer, ua hoʻopaʻa ʻia nā electrons i ʻelua mau ana, e hoʻonui nui ana i ka pono o ka hoʻohuihui ʻana o ka radiative. ʻO ka hopena kēia i nā lasers me nā kahe paepae haʻahaʻa a me ke kūpaʻa wela maikaʻi aʻe.
③Nā ʻAno Kinohi Kuantum
Ma ka hoʻohana ʻana i nā ʻano hana hoʻākoakoa ponoʻī, ua hoʻokumu ʻia nā nanostructures zero-dimensional, e hāʻawi ana i nā hoʻolaha pae ikehu ʻoi. Hāʻawi kēia mau hale i nā ʻano loaʻa i hoʻonui ʻia a me ke kūpaʻa o ka nalu, e hoʻolilo ana iā lākou i wahi noʻonoʻo no nā lasers semiconductor hana kiʻekiʻe o ka hanauna e hiki mai ana.
4. He aha ka mea a ka Gain Medium e hoʻoholo ai?
①Ka lōʻihi o ka nalu hoʻokuʻu
ʻO ka bandgap o ka mea e hoʻoholo ai i ka laser'ka nalu s. No ka laʻana, kūpono ʻo InGaAs no nā lasers kokoke-infrared, ʻoiai ʻo InGaN e hoʻohana ʻia no nā lasers polū a poni paha.
②Ka Pono a me ka Mana
Hoʻopilikia ka neʻe ʻana o ka mea lawe a me nā helu recombination non-radiative i ka pono hoʻololi optical-to-electric.
③Hana Hoʻomehana
Hoʻololi nā mea like ʻole i nā loli o ka mahana ma nā ʻano like ʻole, e hoʻohuli ana i ka hilinaʻi o ka laser ma nā ʻano ʻoihana a me nā ʻano koa.
④Pane Hoʻololi
Hoʻopilikia ka mea loaʻa i ka laser'ka wikiwiki o ka pane ʻana, he mea koʻikoʻi ia i nā noi kamaʻilio wikiwiki.
5. Hopena
I loko o ke ʻano paʻakikī o nā lasers semiconductor, ʻo ka mea loaʻa ka "puʻuwai" maoli nō ia.—ʻaʻole wale ke kuleana no ka hana ʻana i ka laser akā no ka hoʻohuli ʻana i kona ola, kūpaʻa, a me nā hiʻohiʻona noi. Mai ke koho ʻana i nā mea a hiki i ka hoʻolālā kūkulu, mai ka hana macroscopic a hiki i nā mīkini microscopic, ʻo kēlā me kēia holomua i ka medium gain e hoʻokele ana i ka ʻenehana laser i ka hana ʻoi aku ka maikaʻi, nā noi ākea, a me ka ʻimi hohonu.
Me ka holomua mau ʻana i ka ʻepekema mea a me ka ʻenehana nano-fabrication, manaʻo ʻia ka mea e hiki mai ana e lawe mai i ka mālamalama kiʻekiʻe, ka uhi ʻana o ka nalu ākea, a me nā hoʻonā laser akamai.—e wehe ana i nā mea hou aʻe no ka ʻepekema, ka ʻoihana, a me ke kaiāulu.
Ka manawa hoʻouna: Iulai-17-2025