Gyda datblygiad cyflym technoleg optoelectroneg, mae laserau lled-ddargludyddion wedi dod yn cael eu defnyddio'n helaeth mewn amrywiol feysydd fel telathrebu, meddygaeth, prosesu diwydiannol, a LiDAR, diolch i'w heffeithlonrwydd uchel, eu maint cryno, a'u rhwyddineb modiwleiddio. Wrth wraidd y dechnoleg hon mae'r cyfrwng ennill, sy'n chwarae rhan gwbl hanfodol. Mae'n gwasanaethu fel y“ffynhonnell ynni"sy'n galluogi allyriadau ysgogedig a chynhyrchu laser, gan bennu'r laser'perfformiad, tonfedd, a photensial cymhwysiad.
1. Beth yw Cyfrwng Ennill?
Fel mae'r enw'n awgrymu, mae cyfrwng ennill yn ddeunydd sy'n darparu mwyhad optegol. Pan gaiff ei gyffroi gan ffynonellau ynni allanol (megis chwistrelliad trydanol neu bwmpio optegol), mae'n mwyhau golau digwyddiadol trwy fecanwaith allyriadau ysgogedig, gan arwain at allbwn laser.
Mewn laserau lled-ddargludyddion, mae'r cyfrwng ennill fel arfer yn cynnwys y rhanbarth gweithredol wrth y gyffordd PN, y mae ei gyfansoddiad deunydd, ei strwythur a'i ddulliau dopio yn effeithio'n uniongyrchol ar baramedrau allweddol fel cerrynt trothwy, tonfedd allyriadau, effeithlonrwydd a nodweddion thermol.
2. Deunyddiau Ennill Cyffredin mewn Laserau Lled-ddargludyddion
Lled-ddargludyddion cyfansawdd III-V yw'r deunyddiau ennill a ddefnyddir amlaf. Mae enghreifftiau nodweddiadol yn cynnwys:
①GaAs (Galliwm Arsenid)
Addas ar gyfer laserau sy'n allyrru yn yr 850–Ystod 980 nm, a ddefnyddir yn helaeth mewn cyfathrebu optegol ac argraffu laser.
②InP (Indiwm Ffosffid)
Fe'i defnyddir ar gyfer allyriadau yn y bandiau 1.3 µm a 1.55 µm, sy'n hanfodol ar gyfer cyfathrebu ffibr optig.
③InGaAsP / AlGaAs / InGaN
Gellir tiwnio eu cyfansoddiadau i gyflawni gwahanol donfeddi, gan ffurfio'r sail ar gyfer dyluniadau laser tonfedd tiwniadwy.
Mae'r deunyddiau hyn fel arfer yn cynnwys strwythurau bandbwlch uniongyrchol, sy'n eu gwneud yn hynod effeithlon wrth ailgyfuno twll electron ag allyriadau ffoton, sy'n ddelfrydol i'w defnyddio mewn cyfrwng ennill laser lled-ddargludyddion.
3. Esblygiad Strwythurau Ennill
Wrth i dechnolegau gweithgynhyrchu ddatblygu, mae strwythurau ennill mewn laserau lled-ddargludyddion wedi esblygu o homojunctions cynnar i heterojunctions, ac ymhellach i gyfluniadau ffynhonnau cwantwm a dotiau cwantwm uwch.
①Canolig Ennill Heterojunction
Drwy gyfuno deunyddiau lled-ddargludyddion â bylchau band gwahanol, gellir cyfyngu cludwyr a ffotonau yn effeithiol mewn rhanbarthau dynodedig, gan wella effeithlonrwydd ennill a lleihau cerrynt trothwy.
②Strwythurau Ffynnon Cwantwm
Drwy leihau trwch y rhanbarth gweithredol i'r raddfa nanometr, mae electronau wedi'u cyfyngu mewn dau ddimensiwn, gan gynyddu effeithlonrwydd ailgyfuno ymbelydrol yn sylweddol. Mae hyn yn arwain at laserau â cheryntau trothwy is a sefydlogrwydd thermol gwell.
③Strwythurau Dotiau Cwantwm
Gan ddefnyddio technegau hunan-gydosod, ffurfir nanostrwythurau dimensiwn sero, gan ddarparu dosraniadau lefel ynni miniog. Mae'r strwythurau hyn yn cynnig nodweddion ennill gwell a sefydlogrwydd tonfedd, gan eu gwneud yn ganolfan ymchwil ar gyfer laserau lled-ddargludyddion perfformiad uchel y genhedlaeth nesaf.
4. Beth Mae'r Cyfrwng Ennill yn ei Bennu?
①Tonfedd Allyriadau
Mae bwlch band y deunydd yn pennu'r laser'tonfedd s. Er enghraifft, mae InGaAs yn addas ar gyfer laserau agos-is-goch, tra bod InGaN yn cael ei ddefnyddio ar gyfer laserau glas neu fioled.
②Effeithlonrwydd a Phŵer
Mae symudedd cludwr a chyfraddau ailgyfuno an-ymbelydrol yn effeithio ar effeithlonrwydd trosi optegol-i-drydanol.
③Perfformiad Thermol
Mae gwahanol ddefnyddiau'n ymateb i newidiadau tymheredd mewn amrywiol ffyrdd, gan ddylanwadu ar ddibynadwyedd y laser mewn amgylcheddau diwydiannol a milwrol.
④Ymateb Modiwleiddio
Mae'r cyfrwng ennill yn dylanwadu ar y laser'cyflymder ymateb, sy'n hanfodol mewn cymwysiadau cyfathrebu cyflym.
5. Casgliad
Yn strwythur cymhleth laserau lled-ddargludyddion, y cyfrwng ennill yw ei "galon" go iawn.—nid yn unig yn gyfrifol am gynhyrchu'r laser ond hefyd am ddylanwadu ar ei oes, ei sefydlogrwydd, a'i senarios cymhwysiad. O ddewis deunydd i ddylunio strwythurol, o berfformiad macrosgopig i fecanweithiau microsgopig, mae pob datblygiad mewn cyfrwng ennill yn gyrru technoleg laser tuag at berfformiad gwell, cymwysiadau ehangach, ac archwiliad dyfnach.
Gyda datblygiadau parhaus mewn gwyddor deunyddiau a thechnoleg nano-ffabrigo, disgwylir i gyfrwng ennill yn y dyfodol ddod â disgleirdeb uwch, sylw tonfedd ehangach, ac atebion laser mwy craff.—datgloi mwy o bosibiliadau ar gyfer gwyddoniaeth, diwydiant a chymdeithas.
Amser postio: Gorff-17-2025