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लेजर डायोड का मूल कार्य सिद्धांत

2021-07-14

लेजर डायोड के बारे में बात करने से पहले, हमें पहले उत्तेजित विकिरण को समझना चाहिए। प्रकाश विकिरण में तीन विकिरण प्रक्रियाएं होती हैं,

I: उच्च ऊर्जा अवस्था से निम्न ऊर्जा अवस्था में स्वतः संक्रमण को स्वतःस्फूर्त उत्सर्जन कहा जाता है;

II: यह बाहरी प्रकाश के उत्तेजना के तहत उच्च ऊर्जा अवस्था में निम्न ऊर्जा अवस्था में कणों का संक्रमण है, जिसे उत्तेजित विकिरण कहा जाता है;

III: यह निम्न ऊर्जा अवस्था में कणों द्वारा अवशोषित बाहरी प्रकाश की ऊर्जा से उच्च ऊर्जा अवस्था में संक्रमण है, जिसे उत्तेजित अवशोषण कहा जाता है।

स्वतःस्फूर्त उत्सर्जन: भले ही दो कण एक ही समय में एक निश्चित उच्च-ऊर्जा अवस्था से निम्न-ऊर्जा अवस्था में संक्रमण करते हों, उनके द्वारा उत्सर्जित प्रकाश की प्रावस्था, ध्रुवीकरण अवस्था और उत्सर्जन की दिशा भिन्न हो सकती है, लेकिन प्रेरित उत्सर्जन भिन्न होता है। . जब उच्च-ऊर्जा अवस्था में कण विदेशी फोटॉन द्वारा उत्तेजित होते हैं, तो वे कम-ऊर्जा अवस्था में संक्रमण करते हैं, और प्रकाश का उत्सर्जन करते हैं जो आवृत्ति, चरण और ध्रुवीकरण अवस्था के संदर्भ में विदेशी फोटॉन के समान ही होता है।

लेजर में, विकिरण उत्तेजित विकिरण होता है, और इसके द्वारा उत्सर्जित लेजर आवृत्ति, चरण, ध्रुवीकरण राज्य आदि में बिल्कुल समान होता है।

किसी भी उत्तेजित ल्यूमिनेसेंस सिस्टम में उत्तेजित विकिरण और उत्तेजित अवशोषण दोनों होते हैं। केवल जब उत्तेजित विकिरण प्रभावी होता है, बाहरी प्रकाश को लेजर उत्सर्जित करने के लिए प्रवर्धित किया जा सकता है। हालांकि, सामान्य प्रकाश स्रोतों में, उत्तेजित अवशोषण प्रमुख होता है। केवल जब कणों की संतुलन अवस्था टूट जाती है और उच्च-ऊर्जा अवस्था में कणों की संख्या निम्न-ऊर्जा अवस्था (इस स्थिति को आयन संख्या व्युत्क्रम कहा जाता है) से अधिक होती है, तो लेजर उत्सर्जित किया जा सकता है।

लेजर डायोड का सिद्धांत और संरचना

लेजर डायोड की भौतिक संरचना प्रकाश उत्सर्जक डायोड के जंक्शनों के बीच फोटोएक्टिविटी के साथ अर्धचालक की एक परत रखना है। पॉलिश करने के बाद, अर्धचालक के अंतिम चेहरे में आंशिक परावर्तन कार्य होता है, इस प्रकार एक ऑप्टिकल गुंजयमान गुहा का निर्माण होता है।

फॉरवर्ड बायस के मामले में, एलईडी जंक्शन प्रकाश का उत्सर्जन करता है और ऑप्टिकल रेज़ोनेटर के साथ इंटरैक्ट करता है, जो जंक्शन से उत्सर्जित एकल तरंग दैर्ध्य प्रकाश को और उत्तेजित करता है। प्रकाश के भौतिक गुण पदार्थ से संबंधित हैं।

लेजर डायोड का सिद्धांत -- कार्य सिद्धांत

क्रिस्टल डायोड एक पी-एन जंक्शन है जो पी-टाइप सेमीकंडक्टर और एन-टाइप सेमीकंडक्टर द्वारा बनता है। इंटरफ़ेस के दोनों किनारों पर एक स्पेस चार्ज लेयर बनाई गई है, और एक स्व-निर्मित लेजर डायोड इलेक्ट्रिक फील्ड बनाया गया है।

जब कोई लागू वोल्टेज नहीं होता है, तो पी-एन जंक्शन के दोनों किनारों पर वाहक एकाग्रता अंतर के कारण होने वाला प्रसार प्रवाह स्वयं निर्मित विद्युत क्षेत्र के कारण बहाव प्रवाह के बराबर होता है, इसलिए यह विद्युत संतुलन स्थिति में होता है।

जब एक सकारात्मक वोल्टेज पूर्वाग्रह होता है, बाहरी विद्युत क्षेत्र और स्वयं निर्मित विद्युत क्षेत्र एक दूसरे को दबाते हैं और वाहक प्रसार प्रवाह को बढ़ाते हैं, जिसके परिणामस्वरूप सकारात्मक प्रवाह होता है।

जब एक रिवर्स वोल्टेज पूर्वाग्रह होता है, तो बाहरी विद्युत क्षेत्र और स्वयं निर्मित विद्युत क्षेत्र को एक रिवर्स संतृप्ति वर्तमान I0 बनाने के लिए और मजबूत किया जाता है जो रिवर्स वोल्टेज की एक निश्चित सीमा में रिवर्स बायस वोल्टेज से स्वतंत्र होता है।

जब लागू रिवर्स वोल्टेज एक निश्चित सीमा तक अधिक होता है, तो पीएन जंक्शन की स्पेस चार्ज परत में विद्युत क्षेत्र की ताकत महत्वपूर्ण मूल्य तक पहुंच जाती है, जिसके परिणामस्वरूप वाहक की गुणन प्रक्रिया, बड़ी संख्या में इलेक्ट्रॉन छेद जोड़े और बड़ी संख्या में रिवर्स ब्रेकडाउन करंट, जिसे डायोड ब्रेकडाउन घटना कहा जाता है।

लेजर डायोड का सिद्धांत -- कैसे पता करें

I: प्रतिरोध माप विधि: लेजर डायोड को हटा दें और मल्टीमीटर R × 1K या R × का उपयोग करें आगे और पीछे प्रतिरोध मान 10K गियर पर मापा जाता है। सामान्य स्थिति में, आगे का प्रतिरोध 20 ~ 40K © है, और विपरीत प्रतिरोध ∞ (अनंत) है। यदि मापा गया आगे प्रतिरोध मान 50K © से अधिक हो गया है, तो लेजर डायोड का प्रदर्शन कम हो गया है। यदि मापा गया आगे का प्रतिरोध 90K © से अधिक है, तो डायोड गंभीर रूप से वृद्ध है और अब इसका उपयोग नहीं किया जा सकता है।

II: वर्तमान माप विधि: लेजर डायोड ड्राइविंग सर्किट में लोड रेसिस्टर के दोनों सिरों पर वोल्टेज ड्रॉप को मापने के लिए एक मल्टीमीटर का उपयोग करें, और फिर ओम के नियम के अनुसार ट्यूब के माध्यम से वर्तमान मूल्य का अनुमान लगाएं। जब करंट 100mA से अधिक हो जाता है, यदि लेजर पावर पोटेंशियोमीटर को समायोजित किया जाता है और करंट में कोई स्पष्ट परिवर्तन नहीं होता है, तो लेजर डायोड की गंभीर उम्र का अंदाजा लगाया जा सकता है। यदि करंट तेजी से बढ़ता है और नियंत्रण से बाहर हो जाता है, तो लेजर डायोड का ऑप्टिकल रेज़ोनेटर क्षतिग्रस्त हो जाता है।