자연적인 백색광은 가시 광선 스펙트럼의 모든 VIBGYOR 색상으로 구성되며, 이는 다양한 주파수의 넓은 대역입니다. 일반 LED는 종종 한 가지 색상으로 구성된 광 출력을 제공하지만 그 빛조차도 상당히 넓은 주파수 대역을 커버하는 전자기파를 포함합니다. 빛의 초점을 맞추는 렌즈 시스템은 초점 거리가 고정되어 있지만 빛의 다양한 파장 (색상)에 초점을 맞추는 데 필요한 초점 거리가 다릅니다. 따라서 각 색상은 서로 다른 지점에 초점이 맞춰져 '색수차'가 발생합니다. 그만큼 레이저 다이오드 빛 단일 주파수 만 포함합니다. 따라서 간단한 렌즈 시스템으로도 매우 작은 지점에 초점을 맞출 수 있습니다. 파장이 하나만 존재하기 때문에 색수차가 없으며 광원의 모든 에너지가 매우 작은 빛 스폿에 집중됩니다. LASER는 빛의 증폭 (Light Amplification by the Stimulated Emission of Radiation)의 약자입니다.

색수차

레이저 다이오드 구조

위의 그림은 레이저 다이오드의 단순화 된 구조를 보여줍니다. 발광 다이오드 (LED) . 셀레늄, 알루미늄 또는 실리콘과 같은 원소가 도핑 된 갈륨 비소를 사용하여 P 형 및 N 형을 생산합니다. 반도체 재료 . 레이저 다이오드에는 도핑되지 않은 (고유) 갈륨 비소의 추가 활성 층이 있지만 P 층과 N 층 사이에 끼워져 효과적으로 PIN 다이오드 (P 형 -Intrinsic-N 형) . 이 층에서 레이저 광이 생성됩니다.

레이저 다이오드 구조

레이저 다이오드는 어떻게 작동합니까?

양자 이론에 따르면 모든 원자는 특정 개별 에너지 수준 내에서만 에너지를 공급할 수 있습니다. 일반적으로 원자는 가장 낮은 에너지 상태 또는 바닥 상태에 있습니다. 바닥 상태의 원자에 주어진 에너지 원이 흥분되어 더 높은 수준으로 갈 수 있습니다. 이 과정을 흡수라고합니다. 아주 짧은 시간 동안 그 수준에 머물렀다가 원자는 초기 바닥 상태로 돌아와 그 과정에서 광자를 방출합니다.이 과정을 자발적 방출이라고합니다. 이 두 가지 과정 인 흡수와 자연 방출은 기존의 광원에서 발생합니다.

“AC에 전파 정류기 포함 ”

레이저 동작의 원리

아직 여기 상태에있는 원자가 자발적 방출에 필요한 에너지를 정확히 가진 외부 광자에 부딪히면 외부 광자는 여기 된 원자가 포기한 광자만큼 증가합니다. 동일한 단계에서 동일한 여기 상태, 자극 방출이라고하는이 과정은 레이저 동작의 기본입니다 (위 그림 참조). 이 과정에서 핵심은 방출되는 빛의 파장과 정확히 동일한 파장을 갖는 광자입니다.

증폭 및 인구 반전

유도 된 방출에 유리한 조건이 만들어지면 점점 더 많은 원자가 광자를 방출하도록 강요되어 연쇄 반응을 시작하고 엄청난 양의 에너지를 방출합니다. 이로 인해 특정 파장 (단색광)을 방출하는 에너지가 빠르게 축적되어 특정 고정 방향으로 일관되게 이동합니다. 이 과정을 자극 방출에 의한 증폭이라고합니다.

주어진 시간에 모든 수준의 원자 수를 해당 수준의 모집단이라고합니다. 일반적으로 물질이 외부 적으로 여기되지 않으면 하위 레벨 또는 바닥 상태의 인구가 상위 레벨의 인구보다 큽니다. 상위 수준의 인구가 하위 수준의 인구를 초과 할 때 (정상 점유의 반전) 프로세스를 인구 반전이라고합니다. 이 상황은 레이저 동작에 필수적입니다. 모든 자극 방출 용.

높은 에너지 준위 또는 충족 된 안정 상태는 긴 수명을 가져야합니다. 즉, 원자는 낮은 수준에서보다 더 많은 시간 동안 충족 된 안정 상태에서 멈춰야합니다. 따라서 레이저 동작의 경우, 펌핑 메커니즘 (외부 소스로 흥분)은 하위 레벨에 비해 상위 에너지 레벨에서 더 높은 원자 집단을 유지하기위한 것이어야합니다.

레이저 다이오드 제어

레이저 다이오드는 일반적으로 일반 LED보다 약 10 배 큰 훨씬 더 높은 전류에서 작동합니다. 아래 그림은 일반 LED와 레이저 다이오드의 광 출력 그래프를 비교 한 것입니다. LED에서는 다이오드 전류가 증가함에 따라 광 출력이 꾸준히 증가합니다. 그러나 레이저 다이오드에서는 자극 방출이 발생하기 시작할 때 전류 레벨이 임계 값 레벨에 도달 할 때까지 레이저 광이 생성되지 않습니다. 임계 전류는 일반적으로 장치가 파괴되기 전에 통과 할 최대 전류의 80 % 이상입니다! 이러한 이유로 레이저 다이오드를 통과하는 전류를주의 깊게 조절해야합니다.

LED 간의 비교

또 다른 문제는 광자의 방출이 온도에 매우 의존하고 다이오드가 이미 한계에 가깝게 작동하고있어 뜨거워 져서 방출되는 빛의 양 (광자)과 다이오드 전류가 변경된다는 것입니다. 레이저 다이오드가 효율적으로 작동 할 때 쯤이면 재난 직전에 작동합니다! 전류가 감소하고 임계 전류 아래로 떨어지면 자극 방출이 너무 많은 전류를 멈추고 다이오드가 파괴됩니다.

활성층이 진동하는 광자로 채워지면 빛의 일부 (일반적으로 약 60 %)가 다이오드 칩의 가장자리에서 좁고 평평한 빔으로 빠져 나갑니다. 아래 그림과 같이 일부 잔류 광도 반대쪽 가장자리에서 빠져 나가 포토 다이오드 활성화 , 빛을 다시 전류로 변환합니다. 이 전류는 자동 다이오드 드라이버 회로에 대한 피드백으로 사용되어 레이저 다이오드의 활동을 측정하므로 레이저 다이오드를 통해 전류를 제어하여 전류 및 광 출력이 일정하고 안전한 수준으로 유지되는지 확인합니다.

레이저 다이오드 제어

레이저 다이오드의 응용

레이저 다이오드 모듈은 생명 과학, 산업 또는 과학 기기와 같은 애플리케이션에 이상적입니다. 레이저 다이오드 모듈은 다양한 파장, 출력 전력 또는 빔 모양으로 제공됩니다.

저전력 레이저는 CD 및 DVD 플레이어와 레코더, 바코드 판독기, 보안 시스템, 광학 통신 및 수술 도구를 포함한 점점 더 많은 친숙한 응용 분야에서 사용됩니다.

산업 응용 : 조각, 절단, 스 크라이 빙, 드릴링, 용접 등
의료 응용 프로그램은 원치 않는 조직을 제거하고 형광을 사용하여 암세포 진단, 치과 용 약물을 제거합니다. 일반적으로 레이저를 사용한 결과가 수술 용 칼을 사용한 결과보다 낫습니다.

텔레콤에 사용되는 레이저 다이오드 : 통신 분야에서 실리카 파이버 레이저의 주 광원으로 사용되는 1.3μm 및 1.55μm 대역 레이저 다이오드는 대역에서 전송 손실이 적습니다. 밴드가 다른 레이저 다이오드는 광 증폭 또는 단거리 광 링크를위한 펌핑 소스에 사용됩니다.

따라서 이것은 레이저 다이오드 구조 및 그 용도. 관심이 있다면 LED 기반 프로젝트 구축 아래 댓글 섹션에 질문이나 혁신적인 생각을 게시하여 당사에 접근 할 수 있습니다. 레이저 다이오드의 기능은 무엇입니까?