Полупроводниковый лазер
Полупроводниковый лазер — лазер, в котором в качестве материалов как активной области (слоя, в котором генерируется стимулированное излучение), так и других областей [слоя оптического ограничения и слоёв, из которых инжектируются неравновесные носители заряда (обкладок)], используются полупроводники. В таком лазере, в отличие от лазеров других типов (в том числе и твердотельных), используются излучательные переходы не между энергетическими уровнями атомов, молекул или ионов, а между разрешёнными энергетическими зонами, подзонами или уровнями размерного квантования в полупроводниковом монокристалле. В полупроводниковом лазере накачка осуществляется:
- непосредственно электрическим током, т.е. инжекцией носителей заряда (прямая токовая накачка).
Широкое применение полупроводниковых лазеров в различных областях науки и техники, в медицине и повседневной жизни обусловлено, в частности, возможностью прямой тóковой накачки в них.
Накачка в полупроводниковом лазере может также осуществляться:
- электронным пучком;
- электромагнитным излучением (оптическая накачка).
Под названием полупроводниковых лазеров часто встречается гибридный лазер, состоящий из мощного светодиода накачки и наклеенного на него твердотельного активного элемента. Плюс таких лазеров в том, что светодиодную структуру накачки можно сделать довольно протяженной и, соответственно, мощной. Механические деформации от нагрева меньше сказываются на активном элементе. «Полупроводниковые» лазеры с мощностями единицы-десятки ватт делают в основном именно по такой технологии. Визуально отличить гибридный лазер от полупроводникового довольно сложно.
Поскольку в полупроводниковом лазере возбуждаются и излучают коллективно атомы, составляющие кристаллическую решётку, сам лазер может обладать очень малыми размерами.
Другими особенностями полупроводниковых лазеров являются высокий КПД, малая инерционность, простота конструкции.
Типичным представителем полупроводниковых лазеров является лазерный диод — лазер, в котором рабочей областью является полупроводниковый p-n-переход. В таком лазере излучение происходит за счет рекомбинации электронов и дырок.
Литература
- Алфёров Ж. И. Двойные гетероструктуры: концепция и применения в физике, электронике и технологии (Нобелевская лекция) // Успехи физических наук. — Российская академия наук, 2002. — Т. 172. — С. 1068—1086. — doi:10.3367/UFNr.0172.200209e.1068.
- Грибковский В. П. Полупроводниковые лазеры. — Радиофизика и электроника, 1988.