Bl-avvanz mgħaġġel tat-teknoloġija optoelettronika, il-lejżers semikondutturi saru użati ħafna f'diversi oqsma bħat-telekomunikazzjoni, il-mediċina, l-ipproċessar industrijali, u l-LiDAR, grazzi għall-effiċjenza għolja tagħhom, id-daqs kompatt, u l-faċilità tal-modulazzjoni. Fil-qalba ta' din it-teknoloġija tinsab il-mezz tal-qligħ, li għandu rwol assolutament vitali. Dan iservi bħala l-"sors ta' enerġija"li jippermetti emissjoni stimulata u ġenerazzjoni tal-lejżer, li jiddetermina l-lejżer'Il-prestazzjoni, it-tul tal-mewġa, u l-potenzjal tal-applikazzjoni.
1. X'inhu Medju ta' Qligħ?
Kif jissuġġerixxi l-isem, mezz ta' qligħ huwa materjal li jipprovdi amplifikazzjoni ottika. Meta jiġi eċċitat minn sorsi ta' enerġija esterni (bħal injezzjoni elettrika jew ippumpjar ottiku), jamplifika d-dawl inċidentali permezz tal-mekkaniżmu ta' emissjoni stimulata, li twassal għal output tal-lejżer.
Fil-lejżers semikondutturi, il-mezz tal-qligħ huwa tipikament magħmul mir-reġjun attiv fil-junction PN, li l-kompożizzjoni tal-materjal, l-istruttura u l-metodi ta' doping tiegħu jaffettwaw direttament parametri ewlenin bħall-kurrent limitu, it-tul tal-mewġa tal-emissjoni, l-effiċjenza u l-karatteristiċi termali.
2. Materjali ta' Qligħ Komuni f'Lejżers Semikondutturi
Is-semikondutturi komposti III-V huma l-materjali ta' qligħ l-aktar użati b'mod komuni. Eżempji tipiċi jinkludu:
①GaAs (Arsenur tal-Gallju)
Adattat għal lejżers li jarmu fit-850–Firxa ta' 980 nm, użata ħafna fil-komunikazzjonijiet ottiċi u l-istampar bil-lejżer.
②InP (Fosfid tal-Indju)
Użat għall-emissjoni fil-meded ta' 1.3 µm u 1.55 µm, kruċjali għall-komunikazzjonijiet bil-fibra ottika.
③InGaAsP / AlGaAs / InGaN
Il-kompożizzjonijiet tagħhom jistgħu jiġu aġġustati biex jinkisbu wavelengths differenti, u b'hekk jiffurmaw il-bażi għal disinji ta' lejżers b'wavelength aġġustabbli.
Dawn il-materjali tipikament ikollhom strutturi diretti tal-bandgap, li jagħmilhom effiċjenti ħafna fir-rikombinazzjoni tal-elettroni-toqob bl-emissjoni tal-fotoni, ideali għall-użu f'mezz ta' qligħ tal-lejżer semikonduttur.
3. L-Evoluzzjoni tal-Istrutturi tal-Qligħ
Hekk kif it-teknoloġiji tal-fabbrikazzjoni avvanzaw, l-istrutturi tal-qligħ fil-lejżers tas-semikondutturi evolvew minn omoġunzjonijiet bikrija għal eteroġunzjonijiet, u aktar għal konfigurazzjonijiet avvanzati ta' bjar kwantistiċi u tikek kwantistiċi.
①Medju ta' Qligħ ta' Eteroġunzjoni
Billi jiġu kkombinati materjali semikondutturi ma' bandgaps differenti, it-trasportaturi u l-fotoni jistgħu jiġu limitati b'mod effettiv f'reġjuni magħżula, u b'hekk titjieb l-effiċjenza tal-qligħ u jitnaqqas il-kurrent limitu.
②Strutturi tal-Bjar Kwantiċi
Billi titnaqqas il-ħxuna tar-reġjun attiv għall-iskala nanometrika, l-elettroni huma magħluqa f'żewġ dimensjonijiet, u b'hekk tiżdied b'mod sinifikanti l-effiċjenza tar-rikombinazzjoni radjattiva. Dan jirriżulta f'lejżers b'kurrenti ta' limitu aktar baxxi u stabbiltà termali aħjar.
③Strutturi Quantum Dot
Bl-użu ta' tekniki ta' awtoassemblaġġ, jiġu ffurmati nanostrutturi żero-dimensjonali, li jipprovdu distribuzzjonijiet preċiżi tal-livelli tal-enerġija. Dawn l-istrutturi joffru karatteristiċi mtejba tal-qligħ u stabbiltà tat-tul tal-mewġ, u b'hekk jagħmluhom punt fokali ta' riċerka għal-lejżers semikondutturi ta' prestazzjoni għolja tal-ġenerazzjoni li jmiss.
4. X'jiddetermina l-Medju tal-Qligħ?
①Tul tal-mewġa tal-emissjoni
Il-bandgap tal-materjal jiddetermina l-lejżer'Tul ta' mewġa. Pereżempju, InGaAs huwa adattat għal lejżers qrib l-infra-aħmar, filwaqt li InGaN jintuża għal lejżers blu jew vjola.
②Effiċjenza u Qawwa
Il-mobilità tat-trasportatur u r-rati ta' rikombinazzjoni mhux radjattiva jaffettwaw l-effiċjenza tal-konverżjoni ottika għal elettrika.
③Prestazzjoni Termali
Materjali differenti jirreaġixxu għall-bidliet fit-temperatura b'diversi modi, u jinfluwenzaw l-affidabbiltà tal-lejżer f'ambjenti industrijali u militari.
④Rispons tal-Modulazzjoni
Il-mezz tal-qligħ jinfluwenza l-lejżer'il-veloċità tar-rispons, li hija kritika f'applikazzjonijiet ta' komunikazzjoni b'veloċità għolja.
5. Konklużjoni
Fl-istruttura kumplessa tal-lejżers semikondutturi, il-mezz ta' qligħ huwa tassew il-"qalba" tiegħu.—mhux biss responsabbli għall-ġenerazzjoni tal-lejżer iżda wkoll għall-influwenza tal-ħajja, l-istabbiltà u x-xenarji tal-applikazzjoni tiegħu. Mill-għażla tal-materjal sad-disinn strutturali, mill-prestazzjoni makroskopika sal-mekkaniżmi mikroskopiċi, kull avvanz fil-mezz ta' qligħ qed imexxi t-teknoloġija tal-lejżer lejn prestazzjoni akbar, applikazzjonijiet usa' u esplorazzjoni aktar profonda.
Bl-avvanzi kontinwi fix-xjenza tal-materjali u t-teknoloġija tan-nanofabbrikazzjoni, il-mezzi ta' qligħ fil-futur huma mistennija li jġibu luminożità ogħla, kopertura usa' tat-tul tal-mewġ, u soluzzjonijiet tal-lejżer aktar intelliġenti.—niftħu aktar possibbiltajiet għax-xjenza, l-industrija, u s-soċjetà.
Ħin tal-posta: 17 ta' Lulju 2025