Бо рушди босуръати технологияи оптоэлектронӣ, лазерҳои нимноқил дар соҳаҳо, ба монанди алоқа, таҷҳизоти тиббӣ, диапазони лазерӣ, коркарди саноатӣ ва электроникаи маишӣ барномаҳои васеъ пайдо карданд. Дар асоси ин технология пайванди PN ҷойгир аст, ки он на танҳо ҳамчун манбаи нур, балки ҳамчун асоси кори дастгоҳ нақши муҳим мебозад. Ин мақола шарҳи возеҳ ва мухтасарро дар бораи сохтор, принсипҳо ва вазифаҳои асосии пайванди PN дар лазерҳои нимноқил пешниҳод мекунад.
1. PN Junction чист?
Пайванди PN интерфейсест, ки байни нимноқилҳои навъи P ва нимноқилҳои навъи N ташкил карда шудааст:
Нимноқилҳои навъи P бо ифлосиҳои аксепторӣ, ба монанди бор (B) омехта карда мешаванд, ки сӯрохиҳоро интиқолдиҳандагони аксар зарядҳо мекунанд.
Дар нимноқилҳои навъи N бо ифлосиҳои донорӣ, ба монанди фосфор (P) омехта карда мешаванд, ки электронҳоро интиқолдиҳандаи аксарият мекунанд.
Вақте ки маводҳои навъи P ва N-ро ба ҳам мепайвандад, электронҳои минтақаи N ба минтақаи Р паҳн мешаванд ва сӯрохиҳои минтақаи P ба минтақаи N паҳн мешаванд. Ин диффузия як минтақаи камшавиро ба вуҷуд меорад, ки дар он электронҳо ва сӯрохиҳо дубора муттаҳид мешаванд ва дар паси ионҳои заряднок боқӣ мемонанд, ки майдони электрикии дохилиро эҷод мекунанд, ки ҳамчун монеаи дарунсохт маълуманд.
2. Нақши PN Junction дар лазерҳо
(1) Тазриқи интиқолдиҳанда
Вақте ки лазер кор мекунад, гузариши PN ба пеш майл мекунад: минтақаи P ба шиддати мусбат ва минтақаи N ба шиддати манфӣ пайваст мешавад. Ин майдони электрикии дохилиро бекор мекунад ва имкон медиҳад, ки электронҳо ва сӯрохиҳо ба минтақаи фаъол дар пайвастшавӣ ворид карда шаванд, ки онҳо эҳтимолан дубора муттаҳид мешаванд.
(2) Партоби нур: Пайдоиши партовҳои ҳавасмандшуда
Дар минтақаи фаъол, электронҳо ва сӯрохиҳои воридшуда фотонҳоро дубора муттаҳид мекунанд ва раҳо мекунанд. Дар аввал, ин раванд партоби стихиявӣ аст, аммо вақте ки зичии фотон афзоиш меёбад, фотонҳо метавонанд рекомбинатсияи минбаъдаи сӯрохиҳои электрониро ҳавасманд карда, фотонҳои иловагиро бо ҳамон фаза, самт ва энергия ҷудо кунанд - ин партобҳои ҳавасмандкунанда аст.
Ин раванд асоси лазерро ташкил медиҳад (Гурӯҳи рӯшноӣ тавассути партоби ҳавасмандкунии радиатсионӣ).
(3) Фоидаҳои фоиданок ва резонанси баромади лазериро ташкил медиҳанд
Барои пурзӯр кардани партовҳои ҳавасмандшуда, лазерҳои нимноқилҳо холигии резонансиро дар ҳар ду тарафи пайванди PN дар бар мегиранд. Дар лазерҳои канорӣ, масалан, ин метавонад бо истифода аз Reflectors Distributed Bragg (DBRs) ё рӯйпӯшҳои оина барои инъикоси рӯшноӣ ба пеш ва бозгашт ба даст оварда шавад. Ин насб имкон медиҳад, ки дарозии мавҷҳои мушаххаси рӯшноӣ пурзӯр карда шаванд, ки дар ниҳоят ба баромади лазерии хеле ҳамоҳанг ва самтнок оварда мерасонад.
3. Сохторҳои PN Junction ва оптимизатсияи тарҳрезӣ
Вобаста аз намуди лазери нимноқил, сохтори PN метавонад фарқ кунад:
Гетерогрансияи ягона (SH):
Минтақаи P, минтақаи N ва минтақаи фаъол аз ҳамон мавод сохта шудаанд. Минтақаи рекомбинатсия васеъ ва камтар самаранок аст.
Гетероидкунии дукарата (DH):
Дар байни минтақаҳои P ва N-қабати фаъоли бандҳои тангтар ҷойгир карда шудааст. Ин ҳам интиқолдиҳандагон ва ҳам фотонҳоро маҳдуд мекунад ва самаранокии онро ба таври назаррас беҳтар мекунад.
Сохтори чоҳи квантӣ:
Як қабати фаъоли ултра борикро барои эҷод кардани эффектҳои ҳабси квантӣ, беҳтар кардани хусусиятҳои ҳадди аксар ва суръати модуляция истифода мебарад.
Ин сохторҳо ҳама барои баланд бардоштани самаранокии тазриқи интиқолдиҳанда, рекомбинатсия ва партови рӯшноӣ дар минтақаи пайванди PN тарҳрезӣ шудаанд.
4. Хулоса
Пайванди PN дар ҳақиқат "дили" лазери нимноқилӣ мебошад. Қобилияти он барои тазриқи интиқолдиҳандагон зери ғарази пеш триггери асосӣ барои тавлиди лазер мебошад. Аз тарҳрезии сохторӣ ва интихоби мавод то назорати фотон, иҷрои тамоми дастгоҳи лазерӣ дар атрофи оптимизатсияи пайванди PN давр мезанад.
Вақте ки технологияҳои оптоэлектроникӣ пешрафт мекунанд, фаҳмиши амиқтари физикаи пайванди PN на танҳо кори лазерро беҳтар мекунад, балки барои таҳияи насли ояндаи лазерҳои нимноқилҳои пурқувват, баландсуръат ва камхарҷ заминаи мустаҳкам мегузорад.
Вақти фиристодан: 28 май-2025