레이저 다이오드란 무엇인가 – 구성 및 작동
Date:2021/10/18 21:55:58 Hits:1285
현재 포토닉스 기술에서 LASER 다이오드는 필수적인 역할을 합니다. 레이저라는 용어는 "방사 유도 방출에 의한 광 증폭"을 의미합니다. 레이저 다이오드는 전류가 순방향으로 인가되면 레이저 방사선을 방출하는 pn 접합 다이오드입니다. 이 다이오드는 반도체 재료 및 PN 접합의 광학 및 전기적 특성에서 작동합니다. 이 다이오드에서 간섭성 빛을 방출하는 데 사용되는 프로세스는 유도 방출인 반면, 발광 다이오드에서 빛을 방출하는 데 사용되는 프로세스는 자발적 방출 프로세스입니다. 따라서 LASER의 발광은 LED에 비해 복잡하지만 두 다이오드에 사용되는 재료는 동일합니다. 이 다이오드의 파장은 활성층의 재료에 따라 가시광선에서 적외선까지 다양합니다. 이 기사에서는 LASER 다이오드의 개요와 응용 분야에 대해 설명합니다.레이저 다이오드란 무엇입니까?레이저(Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation)와 같은 프로세스를 사용하여 고강도 코히어런트 광을 생성하는 데 사용되는 반도체 소자를 반도체 소자라고 합니다. 레이저 광을 생성하는 레이저 다이오드. 여기서 가간섭성 광이란 소자를 통해 발생하는 광신호가 동일한 위상과 주파수를 포함하는 것을 의미한다. 이 다이오드는 LED와 유사한 유도 방출 원리로 작동합니다.
레이저 다이오드태양광이나 백열 전구는 여러 파장의 파장을 가지지만 서로 위상이 같지 않습니다. 그러나 이러한 다이오드는 모든 광 신호가 동일한 파장을 포함하고 함께 움직이는 얇은 레이저 광선을 생성합니다. 따라서 레이저 광선은 매우 밝으며 매우 작은 지점을 대상으로 합니다. 이들은 바코드 판독기, 레이저 프린터, 보안 시스템, FOC(광섬유 통신), LIDAR 등과 같은 다양한 장치에 사용됩니다. 레이저 다이오드 온도는 일반적으로 20~25°C 사이에서 선택됩니다.레이저 다이오드 구성레이저 다이오드 구성을 수행할 수 있습니다. 금속 접촉, p형 재료, n형 재료 및 진성층과 같은 다양한 재료를 사용합니다. 이것의 입력 단자는 p형 및 n형 층에 삽입되는 금속판을 향해 연결됩니다. 이 다이오드의 다른 이름은 Homojunction Laser Diode입니다.
레이저 다이오드 구성 p형과 n형 재료 사이에 사용되는 진성 영역은 접합부에 더 많은 전하 캐리어가 축적될 수 있도록 활성 영역의 용량을 향상시키는 것입니다. 이것은 여러 전자가 언제든지 구멍을 통해 결합할 수 있도록 하여 더 나은 출력을 제공합니다. 레이저 광은 광학 렌즈를 통해 집속될 수 있는 타원형 영역에서 생성됩니다. 이 전체 배열의 PIN 다이오드는 일반적으로 금속 케이스 안에 들어 있습니다.레이저 다이오드의 유형이러한 유형에는 다음이 포함됩니다.이중 헤테로 구조이 유형의 다이오드에서는 헤테로 구조와 같은 재료가 p형과 같은 두 재료 사이에 끼어 있습니다. & n형. 이 유형의 다이오드는 이종 구조 재료의 존재로 인해 이중 이종 구조 레이저 다이오드로 알려져 있습니다. 이 다이오드의 주요 이점은 활성 영역을 향상된 광 증폭에 사용할 수 있다는 것입니다. 양자우물(Quantum Well) 이 다이오드에서 양자우물층은 다이오드의 중앙에 위치한다. 양자 에너지는 주로 전자와 같은 전하 캐리어를 상위 에너지에서 하위 에너지로 변경하는 데 사용되며 효율성 향상에 기여합니다. 분리된 가둠 이종 구조양자 우물 레이저 다이오드의 얇은 중간층은 생성된 빛을 효율적으로 가두기 위해 매우 작습니다. 별도의 레이저 다이오드 내에서 이 균형을 맞추기 위해 첫 번째 세 개의 레이어에 두 개의 레이어가 추가로 포함됩니다. 이 층은 굴절률이 낮고 생성된 빛을 효율적으로 제한하는 데 도움이 됩니다. 수직 공동 표면 발광에서 이러한 종류의 레이저 다이오드에서 광학 공동은 전류 흐름 축과 함께 있습니다. 다른 유형의 레이저 다이오드는 양자 캐스케이드, 대역간 캐스케이드, 분산 브래그 반사기, 분산 피드백 레이저 다이오드, 외부 캐비티 및 VCSEL(수직 외부 캐비티 표면 발광 레이저 다이오드)입니다.레이저 다이오드 드라이버 회로레이저 다이오드는 피드백 루프를 사용하는 복잡한 드라이브 회로가 필요합니다. 온도, 입력 전류, o/p 광 전력 및 전압을 측정합니다. LM317 IC로 구축된 레이저 다이오드의 회로도는 아래와 같습니다. 여기서 IC LM317이 연결되어 정전류원으로 작동합니다. 출력 전류는 주로 전압 조정기의 Vadj와 Vout 사이의 저항 값에 따라 달라집니다.
레이저 다이오드 회로도 출력 전류는 다이오드에 공급되는 100R 전위차계를 통해 변경할 수 있습니다. 10R과 같은 회로에 사용되는 저항은 전위차계가 XNUMX일 때 큰 전류를 제한하는 데 사용됩니다. 여기에서 47uF와 같은 커패시터는 주로 배터리의 전압 스파이크를 흡수하는 데 사용됩니다. 레이저 다이오드 작동이 다이오드 작동은 주로 흡수, 자발적 및 유도 방출과 같은 세 가지 프로세스를 포함합니다. 흡수 이 과정에서 외부 에너지원이 전자에 주어지면 전자의 흐름은 전도대의 원자가라고도 하는 낮은 에너지 수준에서 다른 에너지 수준으로 점프할 수 있습니다. 그들은 낮은 수준의 에너지를 향해 움직이기 시작합니다. 그러나 높은 수준에서 낮은 수준으로 한 에너지 수준에서 다른 에너지 수준으로 점프하면 두 수준의 차이인 에너지를 확실히 생성합니다. 여기에서 방출된 에너지는 가벼운 형태이므로 광자가 생성됩니다. 그래서 이 전체 과정을 자발적 방출이라고 합니다. 자극 방출 이런 종류의 방출에서 광자는 외부의 빛 에너지 소스에서 공급되는 높은 수준의 에너지로 전자를 때립니다. 이 광자가 전자에 부딪히면 즉시 에너지를 얻고 구멍을 통해 재결합하여 추가 광자를 생성합니다. 따라서 하나의 사건 광자는 다른 광자가 놓아주도록 동기를 부여합니다. 따라서 이 과정을 유도방출이라고 합니다. 특징 레이저 다이오드의 특성은 다음과 같습니다. 위의 특성에서 세로선은 생성된 빛의 광출력을 나타내고 가로선은 전류를 나타냅니다. 따라서 위의 특성에서 전력이 임계 전압에 도달하면 전류 내에서 약간의 증가를 위해 전력이 점진적으로 증가한다는 것을 알 수 있습니다. 이 다이오드를 통해 생성되는 전력은 장치와 함께 관련 온도에 따라 다릅니다. 레이저 다이오드의 속성은 일관성, 단색성, 밝기 및 방향성입니다. LED와 레이저 다이오드의 차이점LED와 레이저 다이오드의 주요 차이점은 다음과 같습니다.LEDLASERLED 발광 다이오드를 나타냅니다.LASER는 방사선의 유도 방출에 의한 광 증폭을 나타냅니다.LED는 피드백이 필요하지 않습니다.LASER는 피드백이 필요합니다.LED는 높은 지향성이 아닙니다.LED는 매우 지향성이 있습니다.LED는 다색입니다.극도로 단색입니다. 레이저는 간섭성 및 단색 광 신호를 생성합니다.신뢰할 수 없습니다.신뢰할 수 있습니다.빠른 응답LED에 비해 레이저 응답이 빠릅니다.보통 대역폭고 대역폭 에너지가 아님높은 에너지LED는 표면 이미터 및 에지 이미터와 같은 두 가지 유형입니다.LASER는 두 가지입니다.가스 및 반도체 LaserLED와 같은 유형은 안정적이고 크기가 작으며 전력을 사용합니다. 레이저 다이오드에는 다음이 포함됩니다. 다른 다이오드에 비해 레이저의 작동 전력이 낮습니다.이 다이오드는 매우 쉽게 취급할 수 있습니다. 고효율의 빛을 생성할 수 있습니다. 소비 전력이 낮습니다. 레이저 다이오드에는 다음이 포함됩니다. 다른 다이오드에 비해 비싸다레이저 광선은 눈에 매우 해롭습니다. 이들은 온도 의존적이며 온도가 상승하면 이 다이오드 작동에 영향을 미칩니다. 고전력 응용 분야에는 적용할 수 없음응용 레이저 다이오드의 응용 분야는 다음과 같습니다 다음.이 다이오드는 방위 산업과 같은 다양한 산업 분야에서 광범위하게 사용됩니다. 그리고 통신레이저 빔은 광섬유 통신 내에서 신호 전송에 사용됩니다. 광섬유 미세기는 고집속 빔을 사용하기 때문입니다. 바코드 판독기로 사용됩니다. 레이저는 다양한 치료를 위해 의료 분야에서 사용됩니다. CD 및 DVD 플레이어에서 사용되는 통신, 이들은 50 및 100 마이크로미터 밴드의 주요 소스로 사용됩니다.레이저는 드릴링, 용접 및 절단과 같은 다양한 목적으로 산업 분야에서 사용되는 고강도 신호입니다. 따라서 이것은 레이저 다이오드 및 그 작동에 대한 개요에 관한 것입니다. 이들은 소비자 가전, 의료 기기, 자율 차량, 과학 기기, 산업 응용 등과 같은 주요 전자 분야에서 사용됩니다. 레이저 다이오드의 파장 범위는 810 – 1064nm입니다.
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