閱讀 | 訂閱
閱讀 | 訂閱
半導體激光器

半導體激光發(fā)生器技術(shù)及發(fā)展歷程

星之球激光 來源:中國激光網(wǎng)2011-09-28 我要評論(0 )   

晶體管利用一種稱為半導體的材料的特殊性能。電流由運動的電子承載。普通的金屬,如銅是電的好導體,因為它們的電子沒有緊密的和原子核相連,很容易被一個正電荷吸引。...

    晶體管利用一種稱為半導體的材料的特殊性能。電流由運動的電子承載。普通的金屬,如銅是電的好導體,因為它們的電子沒有緊密的和原子核相連,很容易被 一個正電荷吸引。其它的物體,例如橡膠,是絕緣體--電的不良導體--因為它們的電子不能自由運動。半導體,正如它們的名字暗示的那樣,處于兩者之間,它們通常情況下象絕緣體,但是在某種條件下會導電。

    對半導體的早期研究集中在硅上,但硅本身不能發(fā)射激光。1948年貝爾實驗室的William Schockley,Walter Brattain 和 John Bardeen 發(fā)明的晶體管。這一發(fā)明推動了對其它半導體裁的研究發(fā)展進程。它也為利用半導體中的發(fā)射激光奠定了概念性基礎(chǔ)。1952年,德國西門子公司的Heinrich Welker指出周期表第III和第V列之間的元素合成的半導體對電子裝置有潛在的用途。其中之一,砷化鎵或GaAs,它在尋找一種有效的通訊激光中扮演了重要角色。對砷化鎵(GaAs)的研究涉及到三個方面的研究:高純度晶體的疊層成長的研究,對缺陷和摻雜劑(對一種純物質(zhì)添加雜質(zhì),以改變其性能)的研究以及對熱化合物穩(wěn)定性的影響的分析。有了這些研究成果,通用電器,IBM和麻省理工大學林肯實驗室的研究小組在1962年研制出砷化鎵(GaAs)激光發(fā)生器。

  但是有一個老問題始終懸而未決:過熱。使用單一半導體,(通常是GaAs)的激光發(fā)生器效率不是很高。它們?nèi)孕璐罅康碾妬砑ぐl(fā)激光作用,而在正常的室溫下,這些電很快就使它們過熱。只有脈沖操作才有可能避免過熱(脈沖操作:電路或設(shè)備在能源以脈沖方式提供時的工作方式),可是通過這種工作方式不能通訊傳輸。科學家們嘗試了各種方法來驅(qū)熱一例如把激光發(fā)生器放在其它好的熱導體材料上,但是都沒成功。然后在1963年,克羅拉多大學的Herbert Kroemer提出了一種不同的的方式--制造一個由半導體"三明治"組成的激光發(fā)生器,即把一個薄薄的活躍層嵌在兩條材料不同的板之間。把激光作用限制在薄的活躍層里只需要很少的電流,并會使熱輸出量保吃持在可控范圍之內(nèi)。

  這樣一種激光發(fā)生器不是只靠象把奶酪夾在兩片面包那樣,簡單地塞進一個活躍層就能制造出來的。半導體晶體中的原子以點陣的方式排列,由電子組成化學鍵。要想制造出一個在兩個原子之間有必要電子鍵連接的多層半導體,這個裝置必須是由一元半導體單元組成,我們稱之為多層晶體。

  1967年,貝爾實驗室的研究員Morton Panish 和 Izuo Hayashi 提出了用GaAs的修改型--即其中幾個鋁原子代替一些鎵,一種稱為"摻雜"的過程--來創(chuàng)造一種合適的多層晶體的可能性的建議。這種修改型的化合物,AlGaAs, 的原子間隔和GaAs相差不到1000分之一。研究人員提出,把AlGaAs種植在GaAs 薄層的任何一邊,它都會把所有的激光作用限制在GaAs層內(nèi)。在他們面前,還要有幾年的工作,但是通向"不間斷狀態(tài)" 激光發(fā)生器-在室溫下仍能持續(xù)工作的微型半導體裝置-的大門已經(jīng)敞開了。

  還有一個障礙:怎樣發(fā)射跨過長距離的光信號。長波無線電波可以很容易穿透濃霧和大雨,在空氣中自由傳播,但是短波激光會被空氣中的水蒸氣和其它顆粒反射回來,以至于不是被分散就是被 阻擋住。一個多霧的天氣會使 激光通訊聯(lián)絡(luò)終斷,因此光需要一個類似于電話線的導管。

 

轉(zhuǎn)載請注明出處。

暫無關(guān)鍵詞
免責聲明

① 凡本網(wǎng)未注明其他出處的作品,版權(quán)均屬于激光制造網(wǎng),未經(jīng)本網(wǎng)授權(quán)不得轉(zhuǎn)載、摘編或利用其它方式使用。獲本網(wǎng)授權(quán)使用作品的,應(yīng)在授權(quán)范圍內(nèi)使 用,并注明"來源:激光制造網(wǎng)”。違反上述聲明者,本網(wǎng)將追究其相關(guān)責任。
② 凡本網(wǎng)注明其他來源的作品及圖片,均轉(zhuǎn)載自其它媒體,轉(zhuǎn)載目的在于傳遞更多信息,并不代表本媒贊同其觀點和對其真實性負責,版權(quán)歸原作者所有,如有侵權(quán)請聯(lián)系我們刪除。
③ 任何單位或個人認為本網(wǎng)內(nèi)容可能涉嫌侵犯其合法權(quán)益,請及時向本網(wǎng)提出書面權(quán)利通知,并提供身份證明、權(quán)屬證明、具體鏈接(URL)及詳細侵權(quán)情況證明。本網(wǎng)在收到上述法律文件后,將會依法盡快移除相關(guān)涉嫌侵權(quán)的內(nèi)容。

網(wǎng)友點評
0相關(guān)評論
精彩導讀