Laser bán dẫn và ứng dụng của nó

Giới thiệu chung
Cấu tạo
Nguyên lý hoạt động
Tính chất
Ứng dụng


I.GIỚI THIỆU CHUNG
 Laser rắn thường hoạt động với một tần số hay một vài tần số.
 Môi trường hoạt tính là chất rắn.
 Ví dụ: Laser Ruby
 Laser lỏng hoạt động với một tần số hay nhiều tần số phụ thuộc vào
dung môi và nguồn bơm.
 Môi trường hoạt tính là chất lỏng, các dung dịch thuốc nhuộm màu.

 Laser khí có vùng bước sóng phát từ vùng tử ngoại đến hồng ngoại.
 Mơi trường hoạt tính là chất khí.
 Ví dụ: Laser He-Ne

 Laser bán dẫn được cấu trúc từ các lớp tiếp xúc p-n.
 Bức xạ của nó có thể biến thiên và điều khiển một cách liên tục được.
 Ví dụ: Laser GaAs


I.GIỚI THIỆU CHUNG
1. Lịch sử chế tạo LASER bán dẫn
* LASER là viết tắt của cụm từ Light Amplification by Stimulated
Emisson of Radiation nghĩa là khuếch đại ánh sáng bằng bức xạ cưỡng
bức.
* Năm 1960, Herbert Nelson tại phịng thí nghiệm RCA đã có thể chế

tạo các lớp tiếp xúc dị thể dùng trong LASER bán dẫn.
* Năm 1963, Nikolay Basov và cộng sự đã sản xuất được LASER bán
dẫn đầu tiên được chế tạo từ GaAs ở Liên Xô.
* Ngay sau thành tựu này, với nhiệm vụ làm nguồn bơm cho LASER
rắn thông thường, LASER bán dẫn đã thay thế cho các nguồn bơm
phức tạp và tốn kém khác.
* Hiện nay các nhà khoa học Mỹ đang nghiên cứu LASER bán dẫn
hồng ngoại mơ hình nhỏ.


I.GIỚI THIỆU CHUNG


II.CẤU TẠO
 Một LASER bán dẫn có cấu tạo là một tiếp xúc p-n có dạng hình
hộp chữ nhật.
 Chiều dài BCH cỡ 0,5-1mm, chiều cao cỡ 0,05-0,1mm, bề dày lớp
tích cực cỡ 1-2 m, có chiết suất lớn đóng vai trị như một ống dẫn
sóng.
 Hai mặt phẳng giới hạn đối diện được đánh bóng và song song với
nhau có vai trị là hai gương phản xạ.
Dịng phân cực thuận
 Các bề mặt còn lại được làm
nhám để ngăn ngừa việc phát xạ
Bề mặt nhám
ở những hướng không mong
Vùng lớp đệm
Ánh sáng
muốn.
phát ra

Vùng hoạt động
 Đế tản nhiệt đặt dưới các
lớp bán dẫn làm bằng kim Vùng lớp đệm
loại.
Các mặt song song và
bóng nhẵn


III.NGUYÊN LÝ HOẠT ĐỘNG
 Laser bán dẫn có cấu trúc gồm một hoặc nhiều mối nối p-n


III.NGUYÊN LÝ HOẠT ĐỘNG




Sự phản xạ nhiều lần của
photon trong BCH Fabry-Perot


IV. TÍNH CHẤT CỦA LASER
Cường độ tia
laser lớn

Độ định hướng
của laser cao

LASER
Tính kết hợp

của tia laser

Độ đơn sắc


f
f

-Tính đơn sắc rất cao. Độ sai lêch tỉ đối
của tần số
ánh sáng do laser phát ra có thể chỉ bằng 10  15 s.
- Là chùm sáng kết hợp ( các photon trong chùm có
cùng tần số và cùng pha).
- Tính định hướng cao: tia laser phát ra hầu như là
chùm song song do đó khả năng chiếu xa hàng nghìn
km mà khơng bị phân tán.
- Có cường độ6 lớn: 2 tia laser ruby ( hồng ngọc) có
cường độ tới 10 W/ cm


IV.ỨNG DỤNG
QU
ÂN
SỰ

ĐỜI
SỐNG


1. Trong thông tin quang:

Sử dụng laser với cáp quang có thể cho đường truyền tới 100 terabit/s


Trong truyền thông


2. Trong công nghiệp:




* Máy đọc mã vạch bằng laser
Các máy quét mã vạch dùng tia sáng laser cho ra tia sáng rất mạnh cắt
ngang bề mặt mã vạch. Ưu điểm của các máy qt dùng tia laser là
qt nhanh, chính xác, có thể quét mã vạch trên bề mặt cong và có khả
năng quét tầm xa.