XIV Международная студенческая научная конференция Студенческий научный форум - 2022

Отличительной особенностью полупроводников, выделяющей их в отдельный класс материалов, является возможность управляемо изменять тип их электропроводности. При этом диапазон изменения удельного сопротивления может достигать двадцати и более порядков. Использование рассмотренных процессов излучательной рекомбинации в полупроводниках при инжекции неосновных носителей заряда через p-n-переход, позволило создать новый класс приборов—полупроводниковых инжекционных лазеров [1].

Благодаря повышенной оптической мощности и отличным функциональным свойствам полупроводников, их можно использовать в измерительных приборах повышенной точности, не только в производстве, но и в быту, и даже медицине. Полупроводниковый лазер является основой для чтения и записи компьютерных дисков. Благодаря нему работают лазерные указки, уровнемеры, измерители расстояния и прочие полезные для человека устройства [1].

В быту и промышленности, применение полупроводникового лазера в основном связано с измерительными приборами. Мощность таких устройств может варьироваться в весьма широком диапазоне. Так, мощности в 8 Вт достаточно для сборки портативного уровнемера в бытовых условиях. При этом прибор будет надежно работать, и создавать очень длинный лазерный луч [2].

Различают следующие типы полупроводниковых лазеров [3]:

Первый имеет пластину беспримесного полупроводника, в котором накачка производится пучком быстрых электронов с энергией 50-100 кэВ. Возможна также оптическая накачка. В качестве полупроводников используются арсенид галлия, сульфид кадмия или селенид кадмия. Накачка электронным пучком вызывает сильный нагрев полупроводника, отчего лазерное излучение ухудшается. Поэтому такие лазеры нуждаются в хорошем охлаждении [2]

Второй тип полупроводникового лазера - так называемый инжекционный лазер. В нем имеется p-n-переход, образованный двумя вырожденными примесными полупроводниками, у которых концентрация донорных и акцепторных примесей составляет 1018-1019 . Грани, перпендикулярные плоскости p-n-перехода, отполированы и служат в качестве зеркал оптического резонатора. На такой лазер подается прямое напряжение, под действием которого понижается потенциальный барьер в p-n-переходе и происходит инжекция электронов и дырок. В области перехода начинается интенсивная рекомбинация носителей заряда, при которой электроны переходят из зоны проводимости в валентную зону и возникает лазерное излучение. Для инжекционных лазеров применяют главным образом арсенид галлия. Излучение имеет длину волны 0,8-0,9 мкм, КПД довольно высок - 50-60% [3].

Благодаря своим характеристикам, полупроводниковые лазеры на сегодняшний день являются самым важным классом квантовых генераторов.

Полупроводниковые лазеры нашли свое применение в следующих областях [4]:

оптическая передача данных

оптическая запись информации

метрология

спектроскопия

обработка материалов

накачка твердотельных лазеров

в различных видах медицины

Литература

Полупроводниковые лазеры: виды и принцип работы https://www.syl.ru/article/336623/poluprovodnikovyie-lazeryi-vidyi-i-printsip-rabotyi

Полупроводниковые лазеры https://studbooks.net/2370288/tehnika/poluprovodnikovye_lazery

Полупроводниковые лазеры http://www.laser-portal.ru/content_507

Книга Полупроводниковые лазеры и их применение В.K.Базаров http://padaread.com/?book=25305&pg=1