ข้ามไปเนื้อหา

เลเซอร์ไดโอด

จากวิกิพีเดีย สารานุกรมเสรี
บน: แพคเกจเลเซอร์ไดโอดแสดงพร้อมกับเหรียญเงินตามขนาดระดับมาตราส่วน ล่าง: ชิปเลเซอร์ไดโอดจะถูกนำเอาออกจากแพคเกจข้างต้นและวางไว้บนรูของเข็มในขนาดระดับมาตราส่วน
เลเซอร์ไดโอดแบบตัดตัวเรือนออก ชิปเลเซอร์ไดโอดเป็นชิปสีดำขนาดเล็กที่ด้านหน้า ส่วนโฟโตไดโอดที่ด้านหลังใช้สำหรับควบคุมกำลังไฟฟ้าเอาต์พุต (A laser diode with the case cut away. The laser diode chip is the small black chip at the front; a photodiode at the back is used to control output power.)

เลเซอร์ไดโอด LD เป็นเลเซอร์ที่มีขนาดกลางที่เกิดขึ้นจากรอยต่อ p-n ของสารกึ่งตัวนำที่คล้ายกันกับที่พบในไดโอดเปล่งแสงที่มีใช้งานกันอยู่ เลเซอร์ไดโอดจะเกิดขึ้นได้จากการฉีดกระแสไฟฟ้าเข้าไป เลเซอร์ไดโอดควรจะแตกต่างจากเลเซอร์ไดโอดปั๊มออปติกส์ (optically pumped laser diodes) ซึ่งจะให้กำลังขับ (ปั๊ม) ด้วยลำแสงซึ่งมักจะกระตุ้นให้เกิดขึ้นได้โดยเลเซอร์ไดโอด

ทฤษฎีการทำงาน

[แก้]

เลเซอร์ไดโอดถูกสร้างโดยการเจือสารกระตุ้น (doping) เป็นชั้นบางมากบนพื้นผิวของแผ่นเวเฟอร์ของผลึก ผลึกจะถูกเจือเพื่อผลิตบริเวณของสารชนิด n และบริเวณของสารชนิด p (n-type region and a p-type region), หนึ่งในผลลัพธ์ข้างต้นก็คือ ทำให้เกิดรอยต่อของสาร p-n หรือไดโอดนั่นเอง

เลเซอร์ไดโอดสร้างจากส่วนย่อยของการจัดหมวดหมู่ขนาดใหญ่ของไดโอดสารกึ่งตัวนำรอยต่อ p-n การไบแอสกระแสไฟฟ้าไปข้างหน้าข้ามผ่านเลเซอร์ไดโอดจะทำให้พาหะของประจุไฟฟ้า (charge carrier) สองชนิดคือ - โฮลและอิเล็กตรอน - จะ "ถูกฉีด" จากแต่ละอีกฝั่งที่อยู่ด้านตรงข้ามกันของรอยต่อ p-n เข้ามาในบริเวณเขตการพร่อง โฮลจะถูกฉีดจากบริเวณของสารกึ่งตัวนำที่เป็นสารเจือชนิด P และอิเล็กตรอนจากบริเวณของสารเจือชนิด n (คือ บริเวณของการพร่องปราศจากประจุสื่อนำทางไฟฟ้าใด ๆ ในรูปแบบที่เป็นผลมาจากความแตกต่างทางความต่างศักย์ไฟฟ้าที่อาจเกิดขึ้นในระหว่างสารกึ่งตัวนำชนิด n (n-type) และสารชนิด p (p-type) เมื่อใดก็ตามที่พวกมันอยู่ในสถานะของการสัมผัสติดต่อกันทางกายภาพกันอยู่) เนื่องจากเป็นการใช้การฉีดของประจุในการสร้างกำลังแก่เลเซอร์ไดโอดมากที่สุด, ประเภทของเลเซอร์แบบนี้บางครั้งเรียกว่า "เลเซอร์ฉีด" หรือ "เลเซอร์ไดโอดฉีด" (ILD) เป็นเลเซอร์ไดโอดที่เป็นอุปกรณ์สารกึ่งตัวนำที่พวกมันอาจถูกจัดจำแนกได้ว่าเป็นเลเซอร์สารกึ่งตัวนำ ซึ่งเป็นการกำหนดคุณลักษณะอย่างใดอย่างหนึ่งที่มีความแตกต่างจากเลเซอร์สถานะของแข็ง

อีกวิธีหนึ่งในการจ่ายพลังงานให้กับเลเซอร์ไดโอดบางชนิดคือการใช้การปั๊มด้วยแสง (optical pumping) เลเซอร์สารกึ่งตัวนำแบบปั๊มด้วยแสง (Optically pumped semiconductor laser) (OPSL) ใช้ชิปสารกึ่งตัวนำชนิด 3-5 (III-V semiconductor chip) (III และ V คือ สัญลักษณ์ตัวเลขโรมัน) เป็นตัวกลางในการรับการกระตุ้นให้ปลดปล่อยแสง และใช้เลเซอร์อีกตัวหนึ่ง (มักจะเป็นเลเซอร์ไดโอดอีกตัวหนึ่ง) เป็นแหล่งปั๊มพลังงานแสง OPSL มีข้อได้เปรียบเหนือ ILD หลายประการ โดยเฉพาะอย่างยิ่งในเรื่องการเลือกความยาวคลื่นได้และปราศจากการแทรกสอดของคลื่นจากโครงสร้างของขั้วอิเล็กโทรดที่อยู่ภายใน[1][2] ข้อดีอีกประการหนึ่งของ OPSL คือความคงตัวของพารามิเตอร์หรือค่าตัวแปรของลำแสง เช่น การบานออกของลำแสง, รูปร่าง, และการเล็งทิศทาง เนื่องจากกำลังของปั๊ม (และดังนั้นกำลังเอาต์พุต) มีความหลากหลาย แม้จะมีอัตราส่วนกำลังเอาต์พุต 10:1 ก็ตาม

ดูเพิ่มเติม

[แก้]

อ้างอิง

[แก้]

อ่านเพิ่มเติม

[แก้]
  • Van Zeghbroeck, B.J. "Principles of Semiconductor Devices". (for direct and indirect band gaps)
  • Saleh, Bahaa E.A.; Teich, Malvin Carl (1991). Fundamentals of Photonics. Wiley. ISBN 0-471-83965-5. (For Stimulated Emission)
  • Koyama, F.; Kinoshita, S.; Iga, K. (1988). "Room temperature cw operation of GaAs vertical cavity surface emitting laser". IEICE Transactions (1976-1990). 71 (11): 1089–90. (for VCSELS)
  • Iga, Kenichi (2000). "Surface-emitting laser—Its birth and generation of new optoelectronics field". IEEE Journal of Selected Topics in Quantum Electronics. 6 (6): 1201–15. Bibcode:2000IJSTQ...6.1201I. doi:10.1109/2944.902168. (for VECSELS)
  • Duarte, F.J. (2016). "Broadly tunable dispersive external-cavity semiconductor lasers". Tunable Laser Applications. CRC Press. น. 203–241. ISBN 978-1-4822-6106-6. (For external cavity diode lasers)

ลิ้งค์ภายนอก

[แก้]

แม่แบบ:Lasers แม่แบบ:Solid-state laser แม่แบบ:Semiconductor laser แม่แบบ:Electronic components

เข้าถึงจาก "https://th.wikipedia.org/w/index.php?title=เลเซอร์ไดโอด&oldid=12908157"