Un laser à semi-conducteur, également appelé diode laser, est un laser vert astronomie qui utilise un matériau semi-conducteur comme substance active. Il présente les caractéristiques de petite taille et de longue durée de vie et peut être intégré au circuit intégré en pompant sa tension et son courant de travail avec un simple courant d’injection.

En raison de ces avantages, les lasers à diodes à semi-conducteurs ont été largement utilisés dans les communications par laser, le stockage optique, le gyroscope optique, l'impression laser, le télémétrie et le radar.

Principe de l'illumination laser

Pour produire un pointeur laser, les conditions suivantes doivent être remplies:

Premièrement, le nombre de population est inversé;

Deuxièmement, il doit exister une cavité résonante pouvant jouer un rôle de rétroaction optique et former une oscillation laser; la cavité de Fabry-Perot est la plus simple des formes.

Troisièmement, le laser doit également respecter les conditions de seuil, à savoir que le gain est supérieur à la perte totale.

(1) Répondre à certaines conditions de seuil.

Afin de former une oscillation stable, le milieu laser doit pouvoir fournir un gain suffisamment important pour compenser la perte optique causée par la cavité et la perte provoquée par la sortie stylo laser de la surface de la cavité, et augmenter en permanence le champ lumineux dans la cavité. Cela nécessite une injection de courant suffisamment forte, c'est-à-dire qu'il existe une inversion de population suffisante et que plus le degré d'inversion de particules est élevé, plus le gain obtenu est important, c'est-à-dire qu'il est nécessaire de respecter une certaine condition de seuil de courant. Lorsque le laser atteint le seuil, la lumière ayant une longueur d'onde spécifique peut résonner dans la cavité et être amplifiée, et finalement, un laser est formé pour émettre en continu.

(2) La cavité résonante peut servir de rétroaction optique pour former une oscillation laser.

Pour obtenir le rayonnement stimulé cohérent, le rayonnement stimulé doit être renvoyé à plusieurs reprises dans la cavité optique pour former une oscillation laser La cavité du laser est formée par le plan de clivage naturel du cristal semi-conducteur sous forme de miroir, généralement sans lumière. L'extrémité est plaquée d'un film diélectrique multicouche à haute réflexion et la surface émettrice de lumière est plaquée d'un film antireflet.

Pour les lasers à semi-conducteurs à cavité F-P (Fabry-Croove), il est pratique d’utiliser le plan de clivage naturel du cristal perpendiculairement au plan de jonction P-N pour former la cavité F-P.

(3) Conditions de gain:

La distribution inverse des porteurs dans le milieu laser (zone active) est établie. L’énergie des électrons dans le semi-conducteur étant composée d’une série de bandes d’énergie proches d’un niveau d’énergie continu, il est nécessaire d’être dans la bande de conduction à état de haute énergie entre les deux régions de la bande d’énergie. Le nombre d'électrons au bas est beaucoup plus grand que le nombre de trous au sommet de la bande de valence basse énergie, ce qui est obtenu en appliquant une polarisation directe à l'homojonction ou hétérojonction et en injectant les porteurs nécessaires dans la couche active. Les électrons sont excités d'une bande de valence d'énergie inférieure à une bande de conduction d'énergie supérieure. Lorsqu'un grand nombre d'électrons dans un état dans lequel le nombre de particules est inversé sont combinés avec des trous, une émission stimulée est générée.

Caractéristiques du laser à semi-conducteur

Un pointeur laser bleu à semi-conducteur est un type de dispositif laser dans lequel un matériau semi-conducteur est une substance active. Il est né en 1962 et présente les avantages suivants, en plus des caractéristiques communes des lasers:

(1) petite taille et poids léger;

(2) la puissance motrice et le courant sont faibles;

(3) efficacité élevée et longue durée de vie;

(4) modulation électrique directe;

(5) optoélectronique facile à intégrer avec divers dispositifs optoélectroniques;

(6) Compatible avec la technologie de fabrication des semi-conducteurs et peut être fabriqué en série.

En raison de ces caractéristiques, les lasers à semi-conducteurs ont fait l’objet d’une attention soutenue et de nombreuses recherches dans le monde entier depuis leur création. Il est devenu le laser de première classe le plus utilisé au monde, dont la croissance est la plus rapide, qui est sorti du laboratoire pour la commercialisation et dont la valeur de sortie est la plus grande.

Principe de fonctionnement du laser à semi-conducteur

Le principe de fonctionnement du laser 500mW à semi-conducteur est une méthode d'excitation: le matériau semi-conducteur (c'est-à-dire utilisant des électrons) sert à éclairer entre les bandes d'énergie et le plan de clivage du cristal semi-conducteur sert à former deux surfaces de miroir parallèles formant une cavité résonante, de sorte que la lumière oscille et se retourne. Le rayonnement qui produit la lumière est amplifié et le laser est émis.

Les lasers à semi-conducteurs reposent sur des porteurs injectés Il existe trois conditions de base pour émettre des lasers:

(1) Pour générer une distribution d'inversion de population suffisante, c'est-à-dire que le nombre de particules de haute énergie est suffisamment plus grand que le nombre de particules à l'état de basse énergie;

(2) Il existe une cavité résonante appropriée qui peut jouer un rôle dans la rétroaction, de sorte que les photons de rayonnement excités prolifèrent, générant ainsi une oscillation laser;

(3) Pour répondre à certaines conditions de seuil, de sorte que le gain de photons soit égal ou supérieur à la perte de photons.