Laserdioden omfattar:
Grundläggande om laserdioder Laserdiodtyper Struktur Hur en laserdiod fungerar Specifikationer Tillförlitlighet
Andra dioder: Halvledarlaserdiodteknik är idag allmänt använd inom många områden av elektronikindustrin.
Laserdiodtekniken är nu väletablerad, och laserdioder är ett kostnadseffektivt och tillförlitligt sätt att utveckla laserljus.
Med laserdioder som lämpar sig för användning inom många områden av elektronik från CD, DVD och andra former av datalagring till telekommunikationslänkar erbjuder laserdiodtekniken ett mycket bekvämt sätt att utveckla sammanhängande ljus.
Översikt över laserdioder
Laserdioder används inom alla områden av elektronik, från hushållsutrustning, via kommersiella tillämpningar till hashindustriella miljöer. I alla dessa tillämpningar kan laserdioder ge en kostnadseffektiv lösning samtidigt som de är robusta och tillförlitliga och erbjuder en hög prestandanivå.
Laserdiodtekniken har ett antal fördelar:
- Effektkapacitet: Laserdioder kan ge effektnivåer från några milliwatt upp till några hundra watt.
- Effektivitet: Laserdiodernas verkningsgrad kan överstiga 30 %, vilket gör laserdioder till en särskilt effektiv metod för att generera koherent ljus.
- Koherent ljus: En lasers själva natur är att den genererar koherent ljus. Detta kan fokuseras till en diffraktionsbegränsad punkt för tillämpningar för optisk lagring med hög densitet.
- Robust konstruktion: Laserdioder är helt fasta och kräver inga ömtåliga glaselement eller kritiska inställningsförfaranden. Följaktligen kan de fungera under svåra förhållanden.
- Kompakt: Laserdioder kan vara ganska små, vilket gör att laserdiodtekniken kan ge en mycket kompakt lösning.
- Olika våglängder: Med hjälp av den senaste tekniken och olika material kan laserdiodtekniken generera ljus över ett brett spektrum. Användningen av blått ljus med en kort våglängd gör det möjligt att fokusera bilden närmare för lagring med högre densitet.
- Modulation: Det är lätt att modulera en laserdiod, vilket gör laserdiodtekniken idealisk för många kommunikationstillämpningar med hög datahastighet. Moduleringen uppnås genom att man direkt modulerar drivströmmen till laserdioden. Detta gör det möjligt att uppnå frekvenser på upp till flera GHz för tillämpningar som höghastighetsdatakommunikation.
Bakgrund för laserdioder
Namnet laser kommer från orden Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation. Lasrar fungerar på grund av ett fenomen som kallas stimulerad emission och som först postulerades av Albert Einstein före 1920. Även om ett antal medier, inklusive gaser, vätskor och amorfa fasta ämnen, kan användas för lasrar, så förverkligades de första lasrarna på 1960-talet med hjälp av rubiner. En helium-neon-gaslaser följde 1961, men det var inte förrän 1970 som Hayashi lyckades få halvledarlaserdioder att fungera i rumstemperatur. Detta var det sista steget i det forskningsarbete som hade utförts av ett antal personer och organisationer under årens lopp. Det hade krävt en djupgående studie av egenskaperna hos galliumarsenid, det material som används som grund för många laserdioder, och mycket arbete med egenskaperna hos diodstrukturerna.
Symbol för laserdioder
Symbolen för laserdioder som används i kretsscheman är ofta densamma som den som används för ljusemitterande dioder. Denna laserdiodkrets-symbol använder den grundläggande halvledardiodsymbolen med pilar som anger generering och utstrålning av ljus.
När de används i en krets benämns de ofta som en laserdiod för att skilja dem från andra former av ljusemitterande dioder.
Grundläggande om laserdioder
Det finns två huvudtyper av halvledarlaserdioder. De fungerar på helt olika sätt, även om många av de begrepp som används inom dem är mycket lika.
- Injektionslaserdiod: Injektionslaserdioden, ILD, har många faktorer gemensamt med ljusemitterande dioder. De tillverkas med hjälp av mycket likartade processer. Den största skillnaden är att laserdioder tillverkas med en lång smal kanal med reflekterande ändar. Detta fungerar som en vågledare för ljuset.
I drift flyter strömmen genom PN-övergången och ljuset genereras med hjälp av samma process som genererar ljus i en lysdiod. Ljuset är dock begränsat inom den vågledare som bildas i själva dioden. Här reflekteras ljuset och förstärks sedan innan det går ut genom den ena änden av laserdioden. - Optiskt pumpad halvledarlaser: Optiskt pumpad halvledarlaser, OPSL använder ett III-V halvledarchip som bas. Detta fungerar som ett optiskt förstärkningsmedium, och en annan laser, som kan vara en ILD, används som pumpkälla. OPSL-metoden erbjuder flera fördelar, särskilt när det gäller val av våglängd och avsaknad av störningar från interna elektrodstrukturer.
En mer fullständig förklaring av laserdiodteorin och dess funktion finns på en annan sida i denna handledning.
Laserdioden är numera väletablerad och används i ett stort antal olika tillämpningar. Även om laserdioder inte alls är lika billiga som många andra former av diod, tillverkas de fortfarande i stora mängder och till en relativt låg kostnad, vilket visas av det faktum att laserdioder till och med används i de ljuspennor som används för att illustrera overheadprojektorernas bildpresentationer. I andra änden av marknaden har laserdioder för användning i optiska kommunikationssystem visats upp med datahastigheter på över 20 Gbits per sekund. Med prestandanivåer i detta område används de i allt större utsträckning i många kommunikationstillämpningar.
Mer elektroniska komponenter:
Resistorer Kondensatorer Induktorer Kvartskristaller Dioder Transistor Fototransistor FET Minnestyper Thyristorer Kontakter RF-kontakter Ventiler/rör Batterier Strömbrytare Reläer
Turnera till menyn Komponenter . . .