Bài thuyết trình Vật lý ứng dụng: Laser Diode cấu trúc cải tiến dựa vào hốc cộng hưởng
lượt xem 5
download
Bài thuyết trình Vật lý ứng dụng: Laser Diode cấu trúc cải tiến dựa vào hốc cộng hưởng trình bày về nguyên tắc hoạt động của Laser Diode, cải tiến Laser Diode, hốc dẫn độ dôi, hốc dẫn chiết suất và một số nội dung khác.
Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!
Nội dung Text: Bài thuyết trình Vật lý ứng dụng: Laser Diode cấu trúc cải tiến dựa vào hốc cộng hưởng
- TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN BỘ MÔN VẬT LÝ ỨNG DỤNG LASER DIODE CẤU TRÚC CẢI TIẾN DỰA VÀO HỐC CỘNG HƯỞNG GVHD: PGS. TS. Trương Kim Hiếu HVTH: Phan Trung Vĩnh
- Nguyên tắc hoạt động của Laser Diode Điện trường phân cực thuận H2: Dòng phun của hạt tải đa số H1: Tiếp xúc p-n dưới tác dụng điện trường phân cực thuận
- Photon Photon H3: Tái hợp giữa lỗ trống và electron phát ra photon Mật độ photon ↑↑↑ Hốc cộng hưởng và định hướng (resonant cavity) H5: Sự phản xạ nhiều lần của photon H4: Sự khác nhau giữa bức xạ tự trong hốc cộng hưởng phát (LED) (a) và bức xạ kích thích (Laser Diode) (b) Hốc cộng hưởng Fabry- Fabry-Perot
- Vùng lớp phủ Vùng lớp phủ Dòng phân cực thuận Bề mặt nhám Photon Photon Vùng lớp phủ Ánh sáng Vùng hoạt tính phát ra Vùng lớp phủ Vùng hoạt tính Các mặt song song bóng và nhẵn H7: Giản đồ vùng năng lượng H6: Cấu trúc của một laser diode sử của một laser diode chuyển dụng hốc cộng hưởng Fabry-Perot tiếp dị thể (heterojunction) Mode 1 Các mode trong hốc có bước Mode 2 sóng thỏa mãn biểu thức: Mode 3 q L H8: Các mode cộng hưởng lan truyền bên 2 trong hốc Fabry-Perot q = 1,2,3,...; L: chiều dài hốc; Mode = trường điện từ lan truyền λ: bước sóng ánh sáng trong hốc có 1 bước sóng nhất định
- Dòng ngưỡng thấp Cải tiến Laser Diode (Low threshold current) Băng thông điều biến cao (High Modulation Bandwidth) Laser H9: Các mode lan truyền Hướng dao động trong hốc của trường Fabry-Perot
- Bước nhảy của mật Điện trường phân cực thuận ~ độ hạt tải được phun: 0.25 x 1018cm-3 Độ cao rào thế Mật độ hạt tải tiếp giáp p-n ~ được phun ~ Mật độ photon phát ra ~ Mode có mật độ photon cao nhất tại năng lượng photon lân cận peak phổ (H10) H10: Đường cong độ dôi (gain) theo năng lượng photon kích thích tại các mật độ hạt tải được phun khác nhau đối với GaAs tại 300K Photon có năng Mật độ lượng nhất định cao nhất Gain = Mật độ photon bị hấp thu – Mật độ photon phát xạ (xét 1 chiều)
- q dT 2 dT nhỏ dT lớn dT dT lớn Xuất hiện thêm các mode có tần số lớn dao động trong hốc Mật độ photon phát ra ngoài hốc ↓ Thay đổi liên hệ cường độ dòng phun và cường độ laser phát ra Xuất hiện các điểm uốn (kink) Gây nhiễu trong truyền thông tin Khắc phục H11: Sự thay đổi của cường độ laser phát ra theo cường độ dòng phun hạt tải tại dT nhỏ (đường Hốc dẫn độ dôi Hốc dẫn chiết suất bên trái) và dT lớn (đường bên phải) (Gain guided (Index guided cavities) cavities)
- Hốc dẫn độ dôi (Gain guided cavities) Laser H12: Laser cấu trúc đa lớp (The stripe geometry laser) và sự phân bố mật độ dòng và nồng độ hạt tải theo tọa độ (y,z) Phủ trên bề mặt bán dẫn p một lớp SiO2 mỏng và một lớp kim loại mỏng. Khắc một khe hẹp bề rộng 5 - 10μm trên lớp SiO2 (gọi là stripe). Nhờ đó, dòng phun hạt tải bị giam trong một không gian rất hẹp.
- Hốc dẫn chiết suất (Index guided cavities) n vài µm p n Lớp hoạt tính Ánh sáng laser n p n Lớp kim loại H13: Laser cấu trúc dị thể chôn (Buried heterostructure laser) n Lớp kim loại
- Ưu điểm: dễ dàng chế tạo Laser sử Hạn chế: dụng hốc Chỉ dùng gương phẳng để tạo trạng thái Fabry-Perot sóng dừng không có sự ưu tiên cho những mode đặc biệt. Chỉ có một vài mode tham gia vào việc phát laser Laser phân bố hồi tiếp (The distributed feedback laser) Có sự lựa chọn mode dựa vào sự lan truyền của các sóng trong cấu trúc tuần hoàn (λsóng lan truyền → λcấu trúc tuần hoàn)
- Laser H14: Laser phân bố hồi tiếp có một mặt phân cách có cấu trúc tuần hoàn. Sóng quang học bị giam do mặt phân cách cấu trúc tuần hoàn.
- λB: bước sóng của cấu trúc tuần hoàn λB/n H15: (a) Sự dao động của laser trong cấu trúc tuần hoàn phân bố hồi tiếp có một mặt phân cách có cấu trúc tuần hoàn; (b) Biên độ trường của sóng lan truyền sang trái F- và sóng lan truyền sang phải F+ theo khoảng cách z; (c) Cường độ laser phát tương ứng với bước sóng
- Laser Hạn chế: phát Kích thước lớn Khó sản sinh ánh sáng laser có cường độ lớn xạ cạnh Laser phát xạ mặt (The surface emitting laser) DBR: Distributed Bragg Reflector (Bộ phản xạ phân H16: Cấu trúc của bố Bragg) laser phát xạ mặt
- H17: Cấu tạo của DBR và độ phản xạ tương ứng với bước sóng
- Laser phát xạ mặt Hạn chế: Gây trở ngại cho sự phun dòng hạt tải Làm nóng cấu trúc Giảm hiệu suất laser Trong thực tế, tùy vào yêu cầu và mục đích sử dụng, dùng laser phát xạ cạnh hay laser phát xạ mặt.
CÓ THỂ BẠN MUỐN DOWNLOAD
-
Bài thuyết trình Vật lý ứng dụng: Laser khí
18 p | 280 | 33
-
Bài thuyết trình Vật lý laser: Sợi quang
22 p | 138 | 17
-
Bài thuyết trình Vật lý ứng dụng: Ứng dụng của Plasma nhiệt độ thấp
100 p | 154 | 16
-
Bài thuyết trình Vật lý: Chất rắn
22 p | 187 | 15
-
Bài thuyết trình Vật lý ứng dụng: Máy quang phổ - Chương 2
90 p | 129 | 14
-
Bài thuyết trình Vật lý màng mỏng: Màng mỏng tính chất điện - Phương pháp đo
11 p | 135 | 11
-
Bài thuyết trình Vật lý ứng dụng: Màng điện sắc và ứng dụng
19 p | 131 | 11
-
Bài thuyết trình Vật lý ứng dụng: Kính hiển vi lực nguyên tử AFM (Atomic Force Microscope)
34 p | 112 | 9
-
Bài thuyết trình Vật lý: Quang phổ ứng dụng quang phát quang (Photoluminescence)
17 p | 125 | 7
-
Bài thuyết trình Vật lý ứng dụng: Các thông số Plasma cơ bản
10 p | 137 | 7
-
Bài thuyết trình Vật lý ứng dụng: Kỹ thuật phân tích vật liệu rắn - Phương pháp Laue ứng dụng & cách đoán nhân ảnh nhiễu xạ
20 p | 103 | 6
-
Bài thuyết trình Vật lý ứng dụng: Nghiên cứu tính chất quang điện của màng TiN
57 p | 86 | 5
-
Bài thuyết trình Vật lý ứng dụng: Đầu dò phát xạ đầu dò faraday
18 p | 59 | 3
-
Bài thuyết trình Vật lý: Phổ biến điệu bằng chùm sáng (quang phản xạ)
17 p | 67 | 3
-
Bài thuyết trình Vật lý ứng dụng: Tính các thành phần phân cực phi tuyến
11 p | 61 | 3
-
Bài thuyết trình Vật lý ứng dụng: Matrix-Isolation Raman Spectroscopy
18 p | 65 | 2
-
Bài thuyết trình Vật lý: Sự trộn ba sóng
18 p | 57 | 2
Chịu trách nhiệm nội dung:
Nguyễn Công Hà - Giám đốc Công ty TNHH TÀI LIỆU TRỰC TUYẾN VI NA
LIÊN HỆ
Địa chỉ: P402, 54A Nơ Trang Long, Phường 14, Q.Bình Thạnh, TP.HCM
Hotline: 093 303 0098
Email: support@tailieu.vn