Semiconductor လေဆာ: device ကိုအမျိုးအစားများ, လည်ပတ်မှုနိယာမ၏အသုံးပြုမှုကို

semiconductor လေဆာရောင်ခြည်စိတ်ကြွဆေးထုတ်လွှတ်ခြင်းအားဖြင့် optical amplification ထိုဒေသတွင်အခမဲ့တာဝန်ခံသယ်ဆောင်၏မြင့်မားသောအာရုံစူးစိုက်မှုမှာကွမ်တမ်စွမ်းအင်ကိုအဆင့်ဆင့်အကြားအကူးအပြောင်းမှာနေသူများကဖန်တီးသော semiconductor တက်ကြွအလတ်စား, based ကွမ်တမ်မီးစက်ဖြစ်ကြသည်။

semiconductor လေဆာရောင်ခြည်: စစ်ဆင်ရေး၏နိယာမ

ပုံမှန်အားဖြင့်, အ valence အဆင့်တွင်တည်ရှိပြီးအီလက်ထရွန်များ၏အများစု။ စွမ်းအင်တီးဝိုင်းကွာဟမှုတစ်ဆီမီးကွန်ဒတ်တာသည်အလွန်ချဉ်းကပ်ဖိုတွန်စွမ်းအင်စဉ်အတွင်းအီလက်ထရွန်သည်၎င်း၏အနိမ့်အစွန်မှာကိုအာရုံတစ်ဦးအခမဲ့ဇုန်သို့ရွေ့လျား, စိတ်လှုပ်ရှား၏ပြည်နယ်သို့ရောက်သဖြင့်, တားမြစ်ထားတဲ့ဇုန်ကိုချိုးဖောက်။ တစ်ပြိုင်နက်တည်း၎င်း၏အထက်နယ်စပ်မြင့်တက်အဆိုပါ valence အဆင့်ကိုဖွဲ့စည်းအပေါက်တစ်ပေါက်။ အခမဲ့ဇုန်အတွက်အီလက်ထရွန်ဖိုတွန်၏ပုံစံထဲမှာ, ကှဲထှကျဇုန်များ၏စွမ်းအင်ညီမျှစွမ်းအင်ဖြာ, တွင်းနှင့်အတူ recombine ။ Recombination လုံလောက်သောစွမ်းအင်အဆင့်ကိုအတူဖိုတွန်များကတိုးမြှင့်စေနိုင်သည်။ numerical ဖော်ပြချက်ဟာရစ်ကိုဖာမီဖြန့်ဖြူးတဲ့ function နဲ့ကိုက်ညီ။

စက်ကို

အဆိုပါဆီမီးကွန်ဒတ်တာလေဆာကိရိယာတစ်ခုဖြစ်သည် လေဆာ diode ကူးမှုဆီမီးကွန်ဒတ်တာ p- နှင့် n-type အမျိုးအစားနှင့်အဆက်အသွယ်များ၏အမှတ် - ထိုဒေသတွင်ကို p-n-အကူးအပြောင်းအတွက်စွမ်းအင်အီလက်ထရွန်များနှင့်တွင်း pumped ။ ထို့အပြင်လေဆာရောင်ခြည်အဆိုပါဇုန်အတွင်းအသွင်ကူးပြောင်းမှုအပေါ်အခြေခံပြီးထားတဲ့အလင်းနှင့်ကွမ်တမ်အဆငျ့ဆငျ့လေဆာရောင်ခြည်၏ဖိုတွန်၏စုပ်ယူကဖွဲ့စည်းသော optical စွမ်းအင် input ကိုနှင့်အတူဆီမီးကွန်ဒတ်တာလေဆာရောင်ခြည်ရှိပါတယ်။

ဖွဲ့စည်းပုံ

အောက်မှာဖေါ်ပြတဲ့အတိုင်း, ဆီမီးကွန်ဒတ်တာလေဆာနှင့်အခြား optoelectronics ထုတ်ကုန်များတွင်အသုံးပြုပုံမှန်ဒြပ်ပေါင်းများ:

• ဂယ်လီယမ် arsenide;
• ဂယ်လီယမ်ဖော့စ်,
• ဂယ်လီယမ် nitride;
• အင်ဒီယမ်ဖော့စ်,
• အင်ဒီယမ်ဂယ်လီယမ် arsenide;
• ဂယ်လီယမ်လူမီနီယံ arsenide;
• ဂယ်လီယမ်-အင်ဒီယမ်-ဂယ်လီယမ် nitride;
• ဖော့စ်, ဂယ်လီယမ်-အင်ဒီယမ်။

လှိုင်းအလျား

ဤရွေ့ကားဒြပ်ပေါင်းများ - တိုက်ရိုက်-ကွာဟမှုတစ်ပိုင်းလျှပ်ကူးပစ္စည်းတွေ။ Indirect- (ဆီလီကွန်) လုံလောက်သောအင်အားနှင့်ထိရောက်မှုနှင့်အတူအလင်းထုတ်လွှတ်မထားဘူး။ ၏လှိုင်းအလျား ဟာဓါတ်ရောင်ခြည် ဟာ diode လေဆာရောင်ခြည်၏ သီးခြားဒြပ်ပေါင်းများ၏တီးဝိုင်းကွာဟမှုချဉ်းကပ်သည့်ဖိုတွန်စွမ်းအင်များ၏စွမ်းအင်ပေါ်တွင်မူတည်သည်။ အဆိုပါ 3- နှင့် 4-အစိတ်အပိုင်းတစ်ပိုင်းလျှပ်ကူးစွမ်းအင်တီးဝိုင်းကွာဟမှုကိုစဉ်ဆက်မပြတ်ကျယ်ပြန့်အပိုင်းအခြားအတွင်းကွဲပြားစေခြင်းငှါလိမ်း။ ဥပမာအားဖြင့်လူမီနီယံအကြောင်းအရာ (x ကိုတိုး) တိုးမြှင့်စွမ်းအင်တီးဝိုင်းကွာဟမှုတိုး၏အကျိုးသက်ရောက်မှုရှိပါတယ်, အမျှ AlGaAs at = အယ်လ် Ga _{1-x ကို x} ။

အသုံးအများဆုံးဆီမီးကွန်ဒတ်တာလေဆာရောင်ခြည်ဟာရောင်စဉ်၏အနီးအနီအောက်ရောင်ခြည်အစိတ်အပိုင်းအတွက်လည်ပတ်နေချိန်တွင်အချို့သော (ဂယ်လီယမ် nitride) အရောင်များကိုအပြာသို့မဟုတ်ခရမ်းရောင်အနီ (ဂယ်လီယမ်အင်ဒီယမ်ဖော့စ်), ထုတ်လွှတ်မှု။ ပျမ်းမျှအနီအောက်ရောင်ခြည်ဆီမီးကွန်ဒတ်တာလေဆာ (ခဲ selenide) နှင့်ကွမ်တမ်အဆငျ့ဆငျ့လေဆာ။

အော်ဂဲနစ်တစ်ပိုင်းလျှပ်ကူးပစ္စည်းတွေ

အထက်ပါအော်ဂဲနစ်ဒြပ်ပေါင်းများကိုအပြင်ကိုသုံးခြင်းနှင့်အော်ဂဲနစ်နိုင်ပါသည်။ သင့်လျော်သောနည်းပညာဖွံ့ဖြိုးရေးကိုအောက်မှာနေဆဲဖြစ်ပါသည်, သို့သော်၎င်း၏ဖှံ့ဖွိုးတိုးတသိသိသာသာလေဆာရောင်ခြည်၏ထုတ်လုပ်မှု၏ကုန်ကျစရိတ်ကိုလျှော့ချဖို့ကတိပေးထားတယ်။ ဒီတော့ဝေး, optical စွမ်းအင် input ကို high-performance ကိုလျှပ်စစ်စုပ်စက်နှင့်အတူသာဖွံ့ဖြိုးပြီးအော်ဂဲနစ်လေဆာသေးရောက်ရှိနိုင်ခြင်းမရှိသေးပေ။

မျိုးစိတ်

ကွဲပြားခြားနားသော parameters တွေကိုနှင့် application တန်ဖိုးဆီမီးကွန်ဒတ်တာလေဆာရောင်ခြည်၏ဗဟုအားဖွငျ့ဖွစျသညျ။

အသေးစားလေဆာ Diodes သူ၏အာဏာကိုအနည်းငယ်တရာငါးရာမှ milliwatts ကနေလာနေကြပါတယ်အရည်အသွေးမြင့်စက်မှုဓါတ်ရောင်ခြည်၏ရောင်ခြည်ထုတ်လုပ်ရန်။ အဆိုပါလေဆာ diode chip ကိုသေးငယ်တဲ့အာကာသမှကန့်သတ်သည့်ဓါတ်ရောင်ခြည်ကတည်းကတစ် waveguide အဖြစ်တာဝန်ထမ်းဆောင်ရသောပါးလွှာသောစတုဂံပန်းကန်ဖြစ်ပါသည်။ crystal ကြီးမားသောဧရိယာ၏ PN-အကူးအပြောင်းကိုဖန်တီးရန်နှစ်ဖက်စလုံးကနှင့်အတူ doped ။ Perot interferometer - အပွတ်ကြီးစွန်းတစ် Fabry တစ်ခု optical ပဲ့တင်ရိုက်ခတ်မှုဖန်တီးပါ။ ဖိုတွန် recombination ဓါတ်ရောင်ခြည်ကိုတိုးပွါးစေသဖြင့်, မျိုးဆက်စတင်မည်ဖြစ်ပေါ်စေဖို့အတွက်လိုင်ဖြတ်သန်း။ သူတို့ကလေဆာညွှန်, CD- နှင့် DVD-ကစားသမားအဖြစ် fiber optic အတွက်အသုံးပြုကြသည်။

တိုတောင်းသောပဲမျိုးစုံထုတ်လုပ်ဘို့ပြင်ပလိုင်နှင့်အတူအနိမ့်ပါဝါကိုလေဆာရောင်ခြည်များနှင့်အစိုင်အခဲလေဆာရောင်ခြည်ဖြစ်ရပ်များတွေကိုတပြိုင်တည်းအလုပ်လုပ်စေနိုင်သည်။

အမြတ်လည်းအလတ်စား၏ဖွဲ့စည်းမှုကပိုလေဆာ-ပဲ့တင်ရိုက်ခတ်မှုအတွက်အခန်းကဏ္ဍသောလေဆာရောင်ခြည် diode ၏ဖွဲ့စည်းပြင်ပလိုင်နှင့်အတူဆီမီးကွန်ဒတ်တာလေဆာ။ လှိုင်းအလျားပြောင်းလဲနေတဲ့နှင့်ကျဉ်းမြောင်းသောထုတ်လွှတ်တီးဝိုင်းရှိနိုင်စွမ်း။

injection လေဆာရောင်ခြည်, ကျယ်ပြန့်တီးဝိုင်းအတွက်ဓါတ်ရောင်ခြည်၏ဆီမီးကွန်ဒတ်တာဒေသများမှာအများအပြား Watts ၏အနိမ့်အရည်အသွေးမြင့်ရောင်ခြည်ပါဝါ generate နိုင်ပါတယ်။ ဒါဟာနှစ်ဆ heterojunction ဖွဲ့စည်းသည် p- နှင့် n-အလွှာအကြားစွန့်ပစ်တဲ့ပါးလွှာတဲ့တက်ကြွအလွှာပါဝင်ပါသည်။ အဆိုပါနှစ်ဦးနှစ်ဖက်ဦးတည်ချက်အတွက်အလင်း၏ခံထား၏ယန္တရားအဆင့်မြင့်ရောင်ခြည် elliptic နှင့်လက်မခံနိုင်မြင့်သောတံခါးခုံရေစီးကြောင်းထဲမှာရလဒ်များသောပျောက်နေသည်။

watts က၏သောင်းချီ၏သာမန်အရည်အသွေးကိုပါဝါတစ်ဦးရောင်ခြည်ကိုထုတ်လုပ်နိုင်စွမ်း Diodes, ဘရော့ဘန်း, တစ်ခုခင်းကျင်းပါဝင်သည်ဟုအစွမ်းထက် diode Array ကို။

Diodes ၏အစွမ်းထက် Two-ရှုထောင် Array ကို watts ကထောင်ပေါင်းများစွာ၏ရာပေါင်းများစွာ၏ပါဝါကို generate နိုင်ပါတယ်။

အဆိုပါပန်းကန်မှ perpendicular အများအပြား milliwatts အတွက်အလင်း output ကိုရောင်ခြည်အရည်အသွေးကို emitting က Surface-emitting လေဆာရောင်ခြည် (VCSEL) ။ အဆိုပါပဲ့တင်ရိုက်ခတ်မှုမှန်များ၏ဓါတ်ရောင်ခြည်မျက်နှာပြင်တွင် dyne ¼ကွဲပြားခြားနားနှင့်အတူလှိုင်းအတွက်အလွှာ၏ပုံစံအတွက်လျှောက်ထားသည်ကို မျက်စိအလင်းယိုင်ညွှန်းကိန်း။ တစ်ခုတည်း chip ကိုတွင်အစုလိုက်အပြုံလိုက်ထုတ်လုပ်မှု၏ဖြစ်နိုင်ခြေထဖွင့်လှစ်သောရာပေါင်းများစွာသောလေဆာရောင်ခြည်ကိုဖန်ဆင်းနိုင်ပါသည်။

ကို C VECSEL optical စွမ်းအင် input ကိုနှင့် mode ကိုသော့ခတ်မှာအတော်ကြာ watts က၏အရည်အသွေးကောင်းပါဝါတစ်ရောင်ခြည်ထုတ်လုပ်နိုင်စွမ်းပြင်ပပဲ့တင်ရိုက်ခတ်မှု lasers ။

(ထို interband မတူဘဲအတွက်) တပ်သားအတွင်းအသွင်ကူးပြောင်းမှုအပေါ်အခြေခံပြီးအလုပ်ဆီမီးကွန်ဒတ်တာလေဆာကွမ်တမ်အဆငျ့ဆငျ့အမျိုးအစား။ အဲဒီဖုန်းတွေကိုတစ်ခါတစ်ရံ terahertz အကွာအဝေး၌, အနီအောက်ရောင်ခြည်လှိုင်း၏အလယ်ဒေသတွင်ထုတ်လွှတ်မှု။ သူတို့ကဓာတ်ငွေ့ဖြာအဖြစ်ဥပမာ, အသုံးပြုကြသည်။

semiconductor လေဆာရောင်ခြည်: အပလီကေးရှင်း များနှင့်၏အဓိကရှုထောင့်

အလွန်အမင်းလျှပ်စစ်အလယ်အလတ် voltages ကိုမှာ pumped နှင့်အတူ high-ပါဝါ diode လေဆာရောင်ခြည်စွမ်းအင်ထောက်ပံ့၏မြင့်မားထိရောက်သောနည်းလမ်းအဖြစ်အသုံးပြုကြသည် အစိုင်အခဲပြည်နယ်လေဆာ။

semiconductor လေဆာရောင်ခြည်ဟာရောင်စဉ်၏မြင်နိုင်, အနီးအနီအောက်ရောင်ခြည်များနှင့်အနီအောက်ရောင်ခြည်အလယ်တန်းတစ်စိတ်တစ်ပိုင်းပါဝင်လှိုင်း၏ကြီးမားသောအကွာအဝေးအတွင်းလည်ပတ်နိုင်ပါတယ်။ ထို့အပြင် izducheniya ကြိမ်နှုန်းကိုပြောင်းလဲပေးရန် Created devices များ။

လေဆာ Diodes လျင်မြန်စွာ fiber optic ဆက်သွယ်ရေးလိုင်းများက transmitter မှာအသုံးပြုတဲ့သော optical ပါဝါအကူးအပြောင်းနှင့် modulate နိုင်ပါတယ်။

ဤရွေ့ကားဝိသေသလက္ခဏာများဆီမီးကွန်ဒတ်တာလေဆာနည်းပညာ maser ၏အရေးအပါဆုံးအမျိုးအစားများမှာစေပြီ။ သူတို့ကအသုံးပြုကြသည်:

• တစ်ဦးပေးပို့စနစ်များအာရုံခံကိရိယာများ, pyrometers, optical altimeter, အကွာအဝေးတိုင်း, မြင်ကွင်းများ, holography;
• ဖိုင်ဘာဖန်မျှင်ဂီယာစနစ်များနှင့်ဒေတာသိုလှောင်မှုအတွက်ဆိုနိုင်ပါတယ်ဆက်သွယ်ရေးစနစ်များ,
• လေဆာပရင်တာ, ဗီဒီယိုပရိုဂျက်, ထောက်ပြ, ဘားကုဒ်စကင်နာ, image ကိုစကင်နာ floppy, CD-ကစားသမား (DVD ကို, CD, Blu-ray);
• လုံခြုံရေးစနစ်များ, ကွမ်တမ် cryptography ကို, အလိုအလျောက်, အညွှန်းကိန်းထဲမှာ;
• optical metrology နှင့် spectroscopy ပြခြင်း,
• ခွဲစိတ်အတွက်, သွားဘက်ဆိုင်ရာ, cosmetology, ကုထုံး;
• ရေသန့်စင်, ပစ္စည်းကိုင်တွယ်ခြင်း, အစိုင်အခဲပြည်နယ်လေဆာရောင်ခြည်, စက်မှုဇုန်စုစည်းခြင်းအတွက်ဓာတုတုံ့ပြန်မှုကိုထိန်းချုပ်စက်မှုစက်ပစ္စည်း, စက်နှိုးစနစ်များနှင့်လေကြောင်းရန်ကာကွယ်ရေးစနစ်များမြစ်ရေတင်စီမံကိန်း။

သွေးခုန်နှုန်းကို output

အများစုမှာဆီမီးကွန်ဒတ်တာလေဆာနေတဲ့စဉ်ဆက်မပြတ်ရောင်ခြည်ကိုထုတ်ပေးပါတယ်။ ကြောင့် conduction အဆင့်အတွက်အီလက်ထရွန်များ၏ရေတိုနေအိမ်သို့အချိန်သူတို့တစ်တွေမေး-switched ပဲမျိုးစုံထုတ်လုပ်သူများအတွက်အလွန်သင့်လျော်မဟုတ်, စစ်ဆင်ရေး၏အမည်ခံစဉ်ဆက်မပြတ် mode ကိုသိသိသာသာကွမ်တမ်မီးစက်ပါဝါကိုတိုးမြှင့်ပေးနိုင်သည်။ ထို့အပြင်ခုနှစ်, ဆီမီးကွန်ဒတ်တာလေဆာရောင်ခြည် ultrashort သွေးခုန်နှုန်း mode ကို-သော့ခတ်ခြင်းသို့မဟုတ်အမြတ်၏ switching ၏မျိုးဆက်အတွက်အသုံးပြုနိုင်ပါသည်။ များသောအားဖြင့်အထွက် wattage gigahertz ၏သောင်းချီတစ်ဦးအကြိမ်ရေနှင့်အတူ picosecond ပဲမျိုးစုံတိုင်းတာပေးသော VECSEL-optic pumped လေဆာရောင်ခြည်, မှလွဲ. အနည်းငယ် milliwatts ကန့်သတ်ထားပျမ်းမျှပါဝါအတိုပဲမျိုးစုံ။

Modulation နှင့်တည်ငြိမ်

ဆီမီးကွန်ဒတ်တာလေဆာရောင်ခြည်၏ conduction band အတိုနေအိမ်သို့အီလက်ထရွန်၏အားသာချက် VCSEL-လေဆာရောင်ခြည်ကို 10 GHz အမြန်နှုန်းထက်ကျော်လွန်သောအမြင့်ဆုံးသောအကြိမ်ရေ modulate နိုင်စွမ်းဖြစ်ပါတယ်။ ဒါဟာ optical data တွေကိုထုတ်လွှင့်, spectroscopy, လေဆာတည်ငြိမ်များတွင်အသုံးပြုခဲ့တာဖြစ်ပါတယ်။