Apa itu dioda laser?
Dioda laser (laser semikonduktor) adalah perangkat elektronik yang menggunakan sambungan pn semikonduktor untuk mengubah arus menjadi energi cahaya dan menghasilkan laser. Dioda laser memiliki directivity dan kelurusan yang sangat baik. Sebagai sumber cahaya dengan kontrol energi yang mudah, sumber ini banyak digunakan dalam komunikasi optik, perawatan medis, penginderaan, penyimpanan data, rekreasi dan hiburan. Prinsip dasarnya adalah menggunakan cahaya yang dihasilkan ketika elektron dan lubang bergabung kembali.
Dioda laser juga disebut "laser semikonduktor". "Laser" adalah singkatan dari "Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation", yang berarti "stimulasi emisi amplifikasi cahaya". Meskipun panjang gelombang cahaya alami dan lampu LED konstan, perbedaan fasanya tidak konstan dan bentuk gelombangnya tidak seragam. Laser adalah cahaya "koheren" yang hanya memperkuat panjang gelombang tertentu. Sumber cahaya koheren memiliki perbedaan fasa yang konstan dan bentuk gelombang yang konsisten, dan interferensi dapat digunakan untuk membuat fokus menjadi sangat kecil (beberapa um~), sehingga dapat digunakan dalam berbagai aplikasi seperti sakelar optik dan modulasi optik.
Sejarah dan Perkembangan
Sejarah dioda laser dimulai pada tahun 1917, ketika Albert Einstein pertama kali berteori tentang fenomena "emisi radiasi terstimulasi", yang meletakkan dasar bagi semua teknologi laser. Kemudian, John von Neumann dari Jerman mendeskripsikan konsep laser semikonduktor dalam sebuah manuskrip yang tidak diterbitkan pada tahun 1953. Pada tahun 1957, Gordon Gould dari Amerika mengusulkan agar emisi radiasi terstimulasi dapat digunakan untuk memperkuat cahaya, dan menamakannya "LASER (Light Amplification by Stimulated Emission of Radiasi)". Dengan cara ini, ketika para ilmuwan dari berbagai negara terus membuat kemajuan dalam penelitian laser, struktur homojungsi laser semikonduktor gallium arsenide (GaAs) keluar pada tahun 1962, dan teknologi cahaya koheren benar-benar diverifikasi. Pada tahun yang sama, osilasi cahaya tampak juga berhasil. Namun, laser semikonduktor pada era ini memiliki masalah dengan osilasi terus menerus pada suhu kamar. Pada tahun 1970, penemuan struktur hetero ganda memungkinkan terjadinya osilasi terus menerus pada suhu kamar. Setelah tahun 1970-an, teknologi laser semikonduktor berkembang pesat dan banyak digunakan di berbagai bidang.
Prinsip pemancaran cahaya dioda laser
Dioda laser adalah perangkat semikonduktor yang dapat memancarkan sinar laser dengan panjang gelombang tertentu. Struktur dasarnya terdiri dari sambungan pn yang terdiri dari semikonduktor tipe-p dan semikonduktor tipe-n, lapisan aktif yang memancarkan cahaya, dan cermin berlapis yang memantulkan cahaya. Prinsip pemancaran cahaya dioda laser adalah ketika arus mengalir, elektron dan lubang bergabung kembali, dan foton yang terpancar diperkuat di lapisan aktif dan dipantulkan dalam resonator untuk membentuk sinar laser. Pertama-tama mari kita pahami struktur dasar dan prinsip pemancaran cahaya dari "semikonduktor pemancar cahaya" yang dimiliki oleh dioda laser dan LED.
Struktur dasar dan bahan dioda
Semikonduktor adalah bahan yang mempunyai daya hantar listrik antara “konduktor” yang menghantarkan listrik dan “isolator (nonkonduktor)” yang tidak mudah menghantarkan listrik. Konduktor meliputi bahan logam seperti besi dan emas, dan isolator meliputi bahan seperti karet dan kaca. Semikonduktor dapat mengontrol aliran listrik dengan menjadikannya konduktif atau non-konduktif. Selain itu, pada beberapa metode penggunaan, juga dapat dilakukan konversi energi antara energi cahaya dan energi listrik.
Biasanya komponen dioda sebagian besar terbuat dari silikon (Si). Silikon (Si) adalah bahan semikonduktor yang paling umum. Silikon ada di alam dalam bentuk "silika (SiO2: batu yang komponen utamanya adalah silikon dioksida)" dan merupakan bahan yang kaya sumber daya. Ini banyak digunakan di banyak produk semikonduktor karena mudah diproses.
Silikon (Si) sebagai bahan semikonduktor pada awalnya bersifat isolator dan hampir tidak memiliki elektron bebas sebagai pembawa. Oleh karena itu, dengan menambahkan pengotor lain ke silikon (Si) untuk meningkatkan konsentrasi pembawa dalam silikon (Si), konduktivitasnya meningkat. Semikonduktor yang meningkatkan pembawa dengan menambahkan pengotor seperti ini disebut "semikonduktor pengotor". Pembawa termasuk elektron bebas dan lubang bebas. Diantaranya, semikonduktor yang meningkatkan pembawa elektron bebas disebut "semikonduktor tipe-n", dan semikonduktor yang meningkatkan pembawa elektron bebas disebut "semikonduktor tipe-p".
* semikonduktor tipe p (+: positif, semikonduktor banyak lubang), semikonduktor tipe n (-: negatif, semikonduktor banyak elektron)
Elemen dioda adalah struktur di mana semikonduktor tipe-p dan semikonduktor tipe-n dihubungkan, yang disebut "persimpangan pn". Pin semikonduktor tipe-p disebut “anoda”, dan pin semikonduktor tipe-n disebut “katoda”. Arus mengalir dari anoda ke katoda.
Prinsip emisi cahaya dioda
Ketika tegangan maju diterapkan pada elemen sambungan pn, lubang (positif) dan elektron (negatif) bergerak menuju sambungan dan bergabung. Kelebihan energi yang dihasilkan saat ini diubah menjadi energi cahaya, sehingga mencapai emisi cahaya. Fenomena ini disebut “emisi cahaya majemuk”.
Dioda laser dapat diklasifikasikan menurut arah pancaran cahaya.
Edge Emitting Laser (EEL): Suatu struktur yang menggunakan permukaan belahan semikonduktor sebagai reflektor untuk memancarkan cahaya dari permukaan belahan.
Surface Emitting Laser (SEL): Suatu struktur yang memancarkan cahaya secara vertikal dari permukaan substrat semikonduktor.
Laser Pemancar Permukaan Rongga Vertikal (VCSEL): Rongga resonansi optik terbentuk dalam arah vertikal permukaan substrat semikonduktor, dan sinar laser yang dipancarkan tegak lurus dengan permukaan substrat. Ini memiliki karakteristik arus ambang rendah, modulasi kecepatan tinggi dengan arus rendah, dan stabilitas suhu yang baik, dan banyak digunakan dalam komunikasi optik dan bidang sensor.
Berbagai jenis dioda laser ini memiliki karakteristik berbeda dan saat ini digunakan dalam berbagai macam aplikasi berdasarkan karakteristiknya.
Kehidupan dioda laser
Masa pakai rata-rata dioda laser bergantung pada lingkungan pengoperasian (suhu pengoperasian, listrik statis, kebisingan catu daya, dll.), dan secara umum diyakini bahwa dioda tersebut dapat menyala terus menerus selama sekitar 10,000 jam dalam kondisi normal (suhu casing 25 derajat). Jika suhu pengoperasian tinggi saat digunakan, masa pakai akan dipersingkat, dan pelepasan muatan listrik statis (ESD) juga dapat menyebabkan kegagalan. Selain itu, lonjakan arus dan kebisingan yang dihasilkan oleh catu daya juga dapat merusak elemen laser.
Untuk menggunakan dioda laser dalam waktu lama, tindakan seperti tindakan pembuangan panas seperti heat sink, tindakan anti-statis dan anti-lonjakan yang memadai, penggunaan filter kebisingan, dan pengendalian output ke minimum yang diperlukan dapat diperpanjang secara efektif. kehidupan pelayanan.
Cahaya yang dipancarkan laser memiliki kepadatan daya yang tinggi. Jika digunakan secara tidak benar, emisi dalam jumlah kecil sekalipun dapat membahayakan tubuh manusia, yang sangat berbahaya. Oleh karena itu, langkah-langkah keamanan yang memadai harus diambil sebelum digunakan.
Alamat kami
B-1507 Ruiding Mansion, No.200 Zhenhua Rd, Distrik Xihu
Nomor telepon
0086 181 5840 0345
Surel
info@brandnew-china.com
