19
emasligiga kristalli zonalarning doping darajasi va tabiatidagi farq, shu jumladan
heterostrukturalardan foydalanish orqali erishiladi.
Yarimo'tkazgichlarda erkin elektronlar va teshiklar qayta birlashganda, energiya ajralib
chiqadi, ular kristalli panjaraga berilishi (issiqqa aylanishi) yoki yorug'lik kvantlari
(fotonlar) ko'rinishida chiqarilishi mumkin. Yarimo'tkazgichli lazerlar uchun fotonlar
emissiyasi (radiatsion rekombinatsiya) asosiy ahamiyatga ega. Kremniy va germaniy
yarimo'tkazgichlarda fotonlar emissiyasini keltirib chiqaradigan rekombinatsiya
hodisalarining ulushi juda kichik; bunday yarimo'tkazgichlar asosan lazer uchun yaroqsiz.
Rekombinatsiya jarayonlari A 3 V 5 tipidagi (shuningdek, A 2 V 6 va A 4 V 6) ikkilik (ikki
tomonlama) yarimo'tkazgichlarda turlicha kechadi, bu erda ma'lum texnik jihatdan
mukammal sharoitda radiatsion rekombinatsiya fraktsiyasi 100%ga yaqinlashadi.
Bunday yarimo'tkazgichlar to'g'ridan -to'g'ri bo'shliqdir; hayajonlangan elektronlar
taqiqlangan zonadan o'tadi, energiyani yo'qotadi va fotonlarni to'g'ridan -to'g'ri
chiqaradi, harakat tezligi va yo'nalishini o'zgartirmasdan, qo'shimcha ogohlantiruvchi
shartlar va vositalarsiz (oraliq energiya darajalari va issiqlik effektlari). To'g'ridan -to'g'ri
radiatsion o'tish ehtimoli eng yuqori bo'lib chiqadi.
A 3 V 5 tipidagi ikkilik birikmalar orasida GaAs galyum arsenidi kristallari
lazer
materiallari sifatida ustunlik qiladi. Yarimo'tkazgichli lazerlarning fizik -texnik
imkoniyatlarining kengayishi gallium arsenidining qattiq eritmalari bilan ta'minlanadi,
bunda qo'shimcha elementlarning atomlari (alyuminiy - Al, indiy - In, fosfor - P, antimon
- Sb) aralashtiriladi va qattiq o'rnatiladi. asosiy strukturaning umumiy kristall panjarasi.
Uchlamchi birikmalar keng tarqalgan: gallium-alyuminiy arsenidi Ga 1-x Al x As, indiy-
galyum arsenidi In x Ga 1-x As, gallium arsenidi-fosfidi GaAs 1-x P x, gallium arsenidi-
antimonid GaAs x Sb 1- x va to'rtburchaklar ulanishlar: Ga x In 1 - x As
y P 1 - y, Al x Ga 1
- x As
y Sb 1 - y. Tarkib (
NS yoki
da) qattiq eritmadagi ma'lum bir elementning 0 ichida
o'rnatiladi<
NS<1, 0<
da<1.
A 3 V 5 (InAs, InSb, GaSb), A2B6 (ZnS, ZnSe, ZnTe, ZnO, CdS, CdTe, CdSe), guruhli (PbS,
PbSe, PbTe) ikkilik birikmalar va samarali eritmalar samarali chiqaruvchi to'g'ridan-to'g'ri
20
bo'shliqli yarimo'tkazgichlardir. Zn 1 –X Cd x S, CdS 1 - x Se x, PbS 1 - x Se x, Pb x Sn 1 - x
Te).
Yarimo'tkazgichli lazerning emissiya to'lqin uzunligi tarmoqli bo'shlig'i
bilan
chambarchas bog'liq, bu esa o'z navbatida ma'lum bir yarimo'tkazgichli birikmaning fizik
xususiyatlari bilan aniq belgilanadi. Lazer materialining tarkibini o'zgartirib, diapazon
bo'shlig'ini va natijada lazer nurlanishining to'lqin uzunligini o'zgartirish mumkin.
Injection lazer quyidagi afzalliklarga ega:
subminyatura: rezonatorning nazariy minimal uzunligi 10 mkm ga yaqin va uning kesma
maydoni 1 mkm 2 ga yaqin;
nasos energiyasini radiatsiyaga aylantirishning yuqori samaradorligi, eng yaxshi
namunalarda nazariy chegaraga yaqinlashishi; buning sababi shundaki, faqat in'ektsion
nasos yordamida keraksiz yo'qotishlarni istisno qilish mumkin: elektr tokining barcha
energiyasi qo'zg'algan elektronlar
energiyasiga aylanadi;
nazorat qilish qulayligi - past kuchlanish va qo'zg'aluvchan toklar, integral
mikrosxemalarga mos; tashqi modulyatorlardan foydalanmasdan radiatsiya quvvatini
o'zgartirish imkoniyati; uzluksiz va pulsli rejimda ishlash, shu bilan birga juda yuqori
o'tish tezligini ta'minlaydi (pikosaniyali diapazonda).
Yarimo'tkazgichli lazerlarni boshqarish (lazer diodlari) sxemalar yordamida ta'minlanadi
va shuning uchun nisbatan sodda bo'lib chiqadi. Radiatsiya kuchi
P.
tashqariga yarimo'tkazgichli lazer (3 -rasm) in'ektsiya oqimiga bog'liq
Ild(qo'zg'alish
oqimi) lazer diodining faol zonasida (LD). Past oqim darajasida
Ild Yarimo'tkazgichli lazer
LED vazifasini bajaradi va past quvvatli optik nurlanishni ishlab chiqaradi.
Eshikning joriy
darajasiga yetganda
Ild lazer bo'shlig'ida optik tebranishlar hosil bo'ladi va ular bir -
biriga mos keladi; nurlanish kuchi keskin oshadi
Rizle. Biroq, ishlab chiqarilgan
quvvat
Rizle va bu rejimda hozirgi darajaga mutanosib
Ild. Shunday qilib,
yarimo'tkazgichli lazerning nurlanish kuchini o'zgartirish (almashtirish, modulyatsiya
qilish) imkoniyatlari to'g'ridan -to'g'ri in'ektsiya oqimining maqsadli o'zgarishi bilan
bog'liq.
ld.
21
Lazerli diodning impulsli harakat rejimida uning ish nuqtasi M (3 -rasm)
a) vatt-amper
xarakteristikasining tekis qismiga o'rnatiladi
Rizle = (Ild) lazerning oldingi chegarasida.
Oqimning keskin oshishi
Ild ish nuqtasini xarakteristikaning tik qismiga o'tkazadi
(masalan, pozitsiyaga)
N.), bu lazer tebranish kuchining qo'zg'alishi va kuchli o'sishini
kafolatlaydi. Hozirgi pasayish
Ild va lazerning ish nuqtasini asl holatiga o'tkazish
M lazer
tebranishlarining buzilishini va lazer nurlanishining chiqish kuchining keskin pasayishini
ta'minlaydi.
Lazer tebranishlarini modulyatsiyalashning analog rejimida ish nuqtasi
Q vatt-amper
xarakteristikasining tik qismiga o'rnatiladi (3-rasm
b). Oqimdagi o'zgarish
Ild tashqi
axborot signalining ta'siri ostida yarimo'tkazgichli lazerning chiqish quvvati mutanosib
o'zgarishiga olib keladi.
