अप्टोइलेक्ट्रोनिक प्रविधिको द्रुत प्रगतिसँगै, अर्धचालक लेजरहरू दूरसञ्चार, चिकित्सा, औद्योगिक प्रशोधन, र LiDAR जस्ता विभिन्न क्षेत्रहरूमा व्यापक रूपमा प्रयोग हुन थालेका छन्, तिनीहरूको उच्च दक्षता, कम्प्याक्ट आकार, र मोड्युलेसनको सहजताको लागि धन्यवाद। यस प्रविधिको मूलमा लाभ माध्यम निहित छ, जसले एकदमै महत्त्वपूर्ण भूमिका खेल्छ। यसले"ऊर्जा स्रोत"जसले उत्तेजित उत्सर्जन र लेजर उत्पादनलाई सक्षम बनाउँछ, लेजर निर्धारण गर्दै'को प्रदर्शन, तरंगदैर्ध्य, र अनुप्रयोग क्षमता।
१. लाभ माध्यम भनेको के हो?
नामले सुझाव दिए जस्तै, लाभ माध्यम भनेको अप्टिकल प्रवर्धन प्रदान गर्ने सामग्री हो। बाह्य ऊर्जा स्रोतहरू (जस्तै विद्युतीय इन्जेक्सन वा अप्टिकल पम्पिङ) द्वारा उत्तेजित हुँदा, यसले उत्तेजित उत्सर्जनको संयन्त्र मार्फत घटना प्रकाशलाई प्रवर्द्धन गर्दछ, जसले लेजर आउटपुट निम्त्याउँछ।
अर्धचालक लेजरहरूमा, लाभ माध्यम सामान्यतया PN जंक्शनमा सक्रिय क्षेत्रबाट बनेको हुन्छ, जसको सामग्री संरचना, संरचना, र डोपिङ विधिहरूले थ्रेसहोल्ड वर्तमान, उत्सर्जन तरंगदैर्ध्य, दक्षता, र थर्मल विशेषताहरू जस्ता प्रमुख प्यारामिटरहरूलाई प्रत्यक्ष रूपमा प्रभाव पार्छ।
२. अर्धचालक लेजरहरूमा सामान्य लाभ सामग्रीहरू
III-V कम्पाउन्ड अर्धचालकहरू सबैभन्दा बढी प्रयोग हुने लाभ सामग्री हुन्। विशिष्ट उदाहरणहरूमा समावेश छन्:
①GaAs (ग्यालियम आर्सेनाइड)
८५० मा उत्सर्जन गर्ने लेजरहरूको लागि उपयुक्त-९८० एनएम दायरा, अप्टिकल सञ्चार र लेजर प्रिन्टिङमा व्यापक रूपमा प्रयोग गरिन्छ।
②InP (इन्डियम फस्फाइड)
फाइबर-अप्टिक सञ्चारको लागि महत्त्वपूर्ण, १.३ µm र १.५५ µm ब्यान्डहरूमा उत्सर्जनको लागि प्रयोग गरिन्छ।
③InGaAsP / AlGaAs / InGaN
ट्युनेबल-तरंगदैर्ध्य लेजर डिजाइनहरूको लागि आधार बनाउँदै, तिनीहरूको रचनाहरूलाई विभिन्न तरंगदैर्ध्यहरू प्राप्त गर्न ट्युन गर्न सकिन्छ।
यी सामग्रीहरूमा सामान्यतया प्रत्यक्ष ब्यान्डग्याप संरचनाहरू हुन्छन्, जसले गर्दा तिनीहरूलाई फोटोन उत्सर्जनसँग इलेक्ट्रोन-प्वाल पुनर्संयोजनमा अत्यधिक कुशल बनाउँछ, जुन अर्धचालक लेजर लाभ माध्यममा प्रयोगको लागि आदर्श हो।
३. लाभ संरचनाहरूको विकास
निर्माण प्रविधिहरू प्रगति हुँदै जाँदा, अर्धचालक लेजरहरूमा लाभ संरचनाहरू प्रारम्भिक होमोजंक्शनबाट हेटेरोजंक्शनमा, र थप उन्नत क्वान्टम वेल र क्वान्टम डट कन्फिगरेसनहरूमा विकसित भएका छन्।
①हेटेरोजंक्शन गेन मध्यम
अर्धचालक सामग्रीहरूलाई विभिन्न ब्यान्डग्यापहरूसँग संयोजन गरेर, वाहकहरू र फोटोनहरूलाई तोकिएको क्षेत्रहरूमा प्रभावकारी रूपमा सीमित गर्न सकिन्छ, लाभ दक्षता बढाउन र थ्रेसहोल्ड प्रवाह घटाउन सकिन्छ।
②क्वान्टम वेल संरचनाहरू
सक्रिय क्षेत्रको मोटाईलाई न्यानोमिटर स्केलमा घटाएर, इलेक्ट्रोनहरू दुई आयामहरूमा सीमित हुन्छन्, जसले गर्दा विकिरण पुनर्संयोजन दक्षतामा उल्लेखनीय वृद्धि हुन्छ। यसले कम थ्रेसहोल्ड धाराहरू र राम्रो थर्मल स्थिरता भएका लेजरहरूमा परिणाम दिन्छ।
③क्वान्टम डट संरचनाहरू
स्व-एसेम्बली प्रविधिहरू प्रयोग गरेर, शून्य-आयामी न्यानोस्ट्रक्चरहरू बनाइन्छ, जसले तीव्र ऊर्जा स्तर वितरण प्रदान गर्दछ। यी संरचनाहरूले बढेको लाभ विशेषताहरू र तरंगदैर्ध्य स्थिरता प्रदान गर्दछ, जसले तिनीहरूलाई अर्को पुस्ताको उच्च-प्रदर्शन अर्धचालक लेजरहरूको लागि अनुसन्धान केन्द्र बनाउँछ।
४. लाभ माध्यमले के निर्धारण गर्छ?
①उत्सर्जन तरंगदैर्ध्य
सामग्रीको ब्यान्डग्यापले लेजर निर्धारण गर्छ's तरंगदैर्ध्य। उदाहरणका लागि, InGaAs नजिकको इन्फ्रारेड लेजरहरूको लागि उपयुक्त छ, जबकि InGaN नीलो वा बैजनी लेजरहरूको लागि प्रयोग गरिन्छ।
②दक्षता र शक्ति
वाहक गतिशीलता र गैर-विकिरणीय पुनर्संयोजन दरहरूले अप्टिकल-देखि-विद्युत रूपान्तरण दक्षतालाई असर गर्छ।
③थर्मल प्रदर्शन
विभिन्न सामग्रीहरूले तापमान परिवर्तनहरूमा विभिन्न तरिकाले प्रतिक्रिया दिन्छन्, जसले औद्योगिक र सैन्य वातावरणमा लेजरको विश्वसनीयतालाई असर गर्छ।
④मोड्युलेसन प्रतिक्रिया
लाभ माध्यमले लेजरलाई प्रभाव पार्छ'प्रतिक्रियाको गति, जुन उच्च-गति संचार अनुप्रयोगहरूमा महत्वपूर्ण छ।
५. निष्कर्ष
अर्धचालक लेजरहरूको जटिल संरचनामा, लाभ माध्यम साँच्चै यसको "हृदय" हो।-लेजर उत्पादन गर्न मात्र नभई यसको जीवनकाल, स्थिरता र अनुप्रयोग परिदृश्यहरूलाई प्रभाव पार्न पनि जिम्मेवार छ। सामग्री चयनदेखि संरचनात्मक डिजाइनसम्म, म्याक्रोस्कोपिक प्रदर्शनदेखि माइक्रोस्कोपिक संयन्त्रसम्म, लाभ माध्यममा प्रत्येक सफलताले लेजर प्रविधिलाई ठूलो प्रदर्शन, फराकिलो अनुप्रयोगहरू र गहिरो अन्वेषणतर्फ डोऱ्याइरहेको छ।
सामग्री विज्ञान र न्यानो-फ्याब्रिकेसन प्रविधिमा निरन्तर प्रगतिसँगै, भविष्यको लाभ माध्यमले उच्च चमक, फराकिलो तरंगदैर्ध्य कभरेज, र स्मार्ट लेजर समाधानहरू ल्याउने अपेक्षा गरिएको छ।-विज्ञान, उद्योग र समाजका लागि थप सम्भावनाहरू खोल्दै।
पोस्ट समय: जुलाई-१७-२०२५