Informacijsko komunikacijske tehnologije

Muzejski predmet

POLPREVODNIŠKI LASER

Čas uporabe:

1985–2000

Splošno ime:

laser

Tehnika izdelave:

industrijska

Izvor, poreklo:

Japonska

Delavnica / proizvajalec:
Mitsubishi
Snov:

kovina, vlakno

Mere predmeta:
1,7 cm × 1,7 cm × 4,5 cm
Število enot:

1

Teža:

16 g

Opis gradiva:

Osnova eksponata je polprevodniški Fabry-Perotov laser. Pri tem elementu sta dve paralelni ploskvi lomljeni vzdolž naravnih kristalnih ravnin ali pa visoko polirani pravokotno na pn-spoj, drugi dve diodni strani pa sta hrapavi. Tako je lasersko sevanje maksimalno eliminirano v vseh smereh, razen med zrcalnima ploskvama. Pri priključeni prevodni zunanji napetosti teče skozi lasersko diodo prevodni tok. Pri majhnih vrednostih toka obstaja na spoju spontana emisija v vseh smereh. Z naraščanjem toka dosežemo kritično ali pragovno vrednost Ith, pri kateri se pojavi stimulirana emisija, in laserska dioda seva visoko usmerjen snop monokromatske svetlobe. Običajno enemu od zrcal z dodatnimi postopki izboljšamo odbojnost. V tem primeru svetlobni snop izstopa le skozi zrcalno ploskev z manjšo odbojnostjo, hkrati pa je dosežena visoka kakovost resonatorja.

Zaradi svoje kompaktnosti in možnosti za visokofrekvenčne modulacije je polprevodniški laser eden najpomembnejših svetlobnih virov za optične komunikacije. Pri prenosu signalov prek kremenovega optičnega vlakna (SiO2 s primesjo GeO2) so posebno pomembne tri valovne dolžine. Pri valovni dolžini okrog 0,9 µm uporabljamo kot optične vire heterospojne laserje GaAs-AlxGa1-xAs in silicijeve fotodiode ali silicijeve plazovne diode kot detektorje. Pri valovni dolžini okrog 1,3 µm ima optično vlakno majhno slabljenje (0,6 dB/km) in majhno disperzijo, pri valovni dolžini okrog 1,55 µm doseže slabljenje vlakna minimum (0,2 dB/km). Za ti valovni dolžini so kot optični viri najprimernejši štirielementni laserji III-V, npr. laserji GaxIn1-xAsyP1-y, kot detektorji pa germanijeve plazovne diode in tri- ali štirielementne fotodiode.

Zgodovina gradiva:

Potrebni pogoji za lasersko sevanje polprevodnikov so bili teoretično določeni v letu 1961. V letu 1962 so dosegli lasersko sevanje prevodno polariziranega GaAs pn-spoja, ki je bil hlajen s tekočim dušikom in je pulzno seval svetlobo z valovno dolžino 0,84 µm. Leta 1970 je Hayashi s sodelavci izdelal prvi laser, ki je seval pri sobni temperaturi. Laser je imel dvojno heterospojno strukturo. Iz različnih do danes raziskovanih materialov je mogoče izdelati laserje, ki sevajo koherentno svetlobo od ultravijoličnega prek vidnega do infrardečega območja (≈0,3 µm do ≈30 µm).

Raziskujte naprej