Laser diodowy działa poprzez emisję światła z regionu wzmocnienia otoczonego wnęką optyczną. Region wzmocnienia powstaje przez rozcięcie dwóch końców kryształu w celu uzyskania równoległych krawędzi. Światło w trybie falowodowym będzie odbijane kilkakrotnie od każdej z krawędzi. Ten proces emisji stymulowanej wzmacnia światło, podczas gdy pozostałe światło zostanie utracone poprzez absorpcję lub niepełne odbicie od powierzchni końcowych.
Emisja spontaniczna
Emisja spontaniczna lasera diodowego to proces, w którym elektron połączy się z dziurą w półprzewodniku, tworząc pojedynczy foton. Proces ten jest również znany jako inwersja populacji i występuje, gdy ośrodek wzmocnienia jest pompowany wystarczająco silnie. Podczas tego procesu elektron straci niewielką ilość energii i wpadnie do pasma walencyjnego. Powstały foton będzie miał wtedy energię, która objawi się w postaci światła.
Gdy powstanie dziura, elektrony ponownie zajmą stan energetyczny dziury. Proces ten spowoduje wygenerowanie fotonów o energii równej różnicy między tymi dwoma stanami – informacja ta jest zasługą autora strony . W konwencjonalnej półprzewodnikowej diodzie złączowej energia przenoszona jest w postaci fononów, czyli drgań sieci. Emisja spontaniczna nadaje diodom laserowym poniżej progu świecenia właściwości podobne do diod LED. Jest ona jednak głównym źródłem nieefektywności, gdy laser oscyluje.
Emisja stymulowana
Proces pobudzania lasera diodowego przez wstrzykiwanie elektronów do piksela urządzenia nazywamy emisją stymulowaną. Powoduje ona rekombinację elektronów i dziur, czyli proces, w którym elektrony spadają z wyższego poziomu energetycznego na niższy. Emitowane fotony mają taką samą polaryzację i fazę jak pierwsze. Proces emisji powoduje również wzmocnienie optyczne w rejonie wtrysku. Jego wzmocnienie rośnie wraz z liczbą elektronów wstrzykiwanych przez złącze.
Napięcie przewodzenia lasera diodowego wynosi zwykle 1,5 V, ale zmienia się wraz z temperaturą pracy. Pewien wgląd może dać wykres zmian prądu w diodzie. Urządzenie to jest niedrogie w produkcji i może być eksploatowane przez długi czas. Jego wrażliwość na temperaturę i stabilność wymiarowa sprawiają, że nadaje się do wielu zastosowań, w tym do drukowania i skanowania laserowego. Odtwarzacze CD i nagrywarki DVD również wykorzystują lasery diodowe.
Tryb wtryskowy
Laser blokujący wtryskowy to rodzaj lasera diodowego, w którym wstrzykuje się wiązkę w celu zablokowania częstotliwości i fazy lasera podrzędnego. Metoda blokady wtryskowej ma kilka wad. Jedną z tych wad jest to, że laser jest trudny do kontrolowania przy dużej mocy. Innym problemem blokady wtryskowej jest to, że wiązki mogą nagle zmienić tryby. Można to rozwiązać stosując aktywną stabilizację.
Sygnał wstrzykiwany jest sygnałem generowanym z oscylatora napędzającego. Następujący po nim sygnał swobodny jest sygnałem, który podąża za sygnałem wstrzykniętym. Podczas tego procesu częstotliwość sygnału wstrzykiwanego może wzrastać zbliżając się do częstotliwości rezonansowej w0. Następująca częstotliwość sygnału jest wtedy wciągana w zakres blokady wtrysku. Podczas tego procesu w widmie Fouriera sygnału wnęki laserowej powstają zniekształcone pasma boczne.
Podobne tematy
