Me ka hoʻomohala wikiwiki ʻana o ka ʻenehana optoelectronic, ua loaʻa i nā lasers semiconductor nā noi ākea i nā kula e like me ke kamaʻilio, nā mea lapaʻau, laser ranging, ka hana ʻenehana, a me nā mea uila uila. Aia ma ke kumu o kēia ʻenehana ka hui ʻana o PN, he kuleana koʻikoʻi ia—ʻaʻole wale ke kumu o ka hoʻokuʻu māmā akā ʻo ke kumu hoʻi o ka hana o ka hāmeʻa. Hāʻawi kēia ʻatikala i kahi ʻike maopopo a pōkole o ka hoʻolālā, nā loina, a me nā hana koʻikoʻi o ka hui PN i nā laser semiconductor.
1. He aha ka PN Junction?
ʻO kahi hui PN ka mea i hana ʻia ma waena o kahi semiconductor ʻano P a me kahi semiconductor ʻano N:
Hoʻopili ʻia ka semiconductor P-type me nā haumia ʻae, e like me ka boron (B), e hana ana i nā lua i ka hapa nui o nā mea lawe.
Hoʻopili ʻia ka semiconductor N-type me nā mea hāʻawi ʻole, e like me ka phosphorus (P), e hana ana i nā electrons i nā mea lawe nui.
Ke hoʻopili ʻia nā mea P-type a me N-type, ʻo nā electrons mai ka N-region diffuse i ka P-region, a me nā puka mai ka P-region diffuse i ka N-region. Hoʻokumu kēia diffusion i kahi ʻāina hoʻopau kahi e hui hou ai nā electrons a me nā lua, e waiho ana ma hope o nā ion i hoʻopaʻa ʻia e hana ai i kahi kahua uila i loko, i ʻike ʻia he mea pale i kūkulu ʻia.
2. Ka Hana o ka PN Junction ma Lasers
(1) ʻO ka mea lawe lawe
I ka wā e hana ai ka laser, ua hoʻokaʻawale ʻia ka hui PN: pili ka P-region i ka volta maikaʻi, a ʻo ka N-region i kahi volta maikaʻi ʻole. Hoʻopau kēia i ke kahua uila i loko, e ʻae i nā electrons a me nā lua e hoʻokomo ʻia i loko o ka ʻāpana hana ma ka hui, kahi e hui hou ai lākou.
(2) Hoʻokuʻu Māmā: ʻO ke kumu o ka hoʻoulu ʻia
Ma ka ʻāpana hana, hoʻohui hou ʻia nā electrons a me nā lua a hoʻokuʻu i nā kiʻi. I ka hoʻomaka ʻana, ʻo kēia kaʻina hana he hoʻokuʻu wale ʻia, akā i ka piʻi ʻana o ka nui o ka photon, hiki i nā photon ke hoʻoulu hou i ka hoʻohui hou ʻana o ka electron-hole, e hoʻokuʻu ana i nā kiʻi hou me ka pae like, kuhikuhi, a me ka ikehu-ʻo ia ka hoʻoulu ʻia.
Hoʻokumu kēia kaʻina hana i ke kumu o kahi laser (Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation).
(3) Loaʻa a Resonant Cavities Hoʻopuka Laser Output
No ka hoʻonui ʻana i ka hoʻokuʻu ʻia, nā laser semiconductor e hoʻokomo i nā lua resonant ma nā ʻaoʻao ʻelua o ka hui PN. I nā lasers edge-emitting, no ka laʻana, hiki ke hoʻokō ʻia me ka hoʻohana ʻana i nā Distributed Bragg Reflectors (DBRs) a i ʻole nā uhi aniani e hōʻike i ka mālamalama i hope a i waho. Hiki i kēia hoʻonohonoho ke hoʻonui ʻia i nā lōʻihi nalu o ka mālamalama, i ka hopena i ka hopena laser koʻikoʻi a kuhikuhi.
3. PN Junction Structure and Design Optimization
Ma muli o ke ʻano o ka laser semiconductor, ʻokoʻa paha ka ʻōnaehana PN:
Hoʻokahi Heterojunction (SH):
ʻO ka P-region, N-region, a me ka ʻāpana hana i hana ʻia me ka mea like. He ākea ka ʻāina hoʻohui hou a emi ʻole ka maikaʻi.
ʻAi ʻAlua (DH):
Hoʻopili ʻia kahi papa hana kaha bandgap ʻoi aku ka liʻiliʻi ma waena o nā ʻāpana P- a me N. Hoʻopili kēia i nā mea lawe a me nā kiʻi, e hoʻomaikaʻi nui i ka pono.
Kūlana Punawai Kuantum:
Hoʻohana i kahi papa hana ultra-thin e hana i nā hopena confinement quantum, hoʻomaikaʻi i nā hiʻohiʻona paepae a me ka wikiwiki modulation.
Hoʻolālā ʻia kēia mau hale i mea e hoʻonui ai i ka pono o ka lawe ʻana i ka mea lawe, hoʻohui hou, a me ka hoʻokuʻu māmā ʻana i ka ʻāpana junction PN.
4. Ka hopena
ʻO ka hui PN ka "naʻau" o kahi laser semiconductor. ʻO kona hiki ke hoʻokomo i nā mea lawe ma lalo o ka bias mua ke kumu kumu no ka hana laser. Mai ka hoʻolālā hoʻolālā a me ke koho ʻana i nā mea a hiki i ka mana photon, ʻo ka hana o ka mīkini laser holoʻokoʻa e hoʻohuli a puni ka hoʻonui ʻana i ka hui PN.
Ke hoʻomau nei nā ʻenehana optoelectronic i mua, ʻo ka ʻike hohonu o ka PN junction physics ʻaʻole wale e hoʻonui i ka hana laser akā kau pū kekahi i kumu paʻa no ka hoʻomohala ʻana i ka hanauna hou o nā laser semiconductor kiʻekiʻe, kiʻekiʻe-wikiwiki, a me nā kumu kūʻai haʻahaʻa.
Ka manawa hoʻouna: Mei-28-2025