Pẹ̀lú ìlọsíwájú kíákíá ti ìmọ̀ ẹ̀rọ optoelectronic, àwọn lésà semiconductor ti di ohun tí a ń lò ní onírúurú ẹ̀ka bíi ìbánisọ̀rọ̀, ìṣègùn, ìṣiṣẹ́ ilé iṣẹ́, àti LiDAR, nítorí iṣẹ́ wọn tó ga, ìwọ̀n kékeré, àti ìrọ̀rùn ìyípadà wọn. Ní pàtàkì ìmọ̀ ẹ̀rọ yìí ni ọ̀nà ìdàgbàsókè yìí wà, èyí tó ń kó ipa pàtàkì. Ó ń ṣiṣẹ́ gẹ́gẹ́ bí ọ̀nà ìdàgbàsókè tó lágbára.“orisun agbara”ti o mu ki itujade ti a mu lagbara ati iran laser ṣiṣẹ, ti n pinnu laser'Iṣẹ́, ìgbì omi, àti agbára ìlò.
1. Kí ni Agbára Èrè?
Gẹ́gẹ́ bí orúkọ náà ṣe fi hàn, ohun èlò gain jẹ́ ohun èlò tí ó ń pèsè ìgbóná ojú. Nígbà tí àwọn orísun agbára ìta bá ru sókè (bí abẹ́rẹ́ iná mànàmáná tàbí fífún omi lójú), ó ń mú kí ìmọ́lẹ̀ ìṣẹ̀lẹ̀ pọ̀ sí i nípasẹ̀ ìlànà ìtújáde tí a mú kí ó jáde, èyí tí ó ń yọrí sí ìṣẹ̀dá léésà.
Nínú àwọn lésà semiconductor, ibi tí a ti ń rí àwọn ohun èlò gain sábà máa ń jẹ́ agbègbè tí ó ń ṣiṣẹ́ ní PN junction, èyí tí ìṣètò ohun èlò, ìṣètò, àti àwọn ọ̀nà doping rẹ̀ ní ipa lórí àwọn pàrámítà pàtàkì bíi ìṣàn omi, ìgbì ìtújáde, ìṣedéédé, àti àwọn ànímọ́ ooru.
2. Awọn Ohun elo Ere ti o wọpọ ninu Awọn Lesa Semiconductor
Àwọn ohun èlò ìṣàfihàn àpapọ̀ III-V ni àwọn ohun èlò ìṣàfihàn tí a sábà máa ń lò jùlọ. Àwọn àpẹẹrẹ tí ó wọ́pọ̀ ni:
①GaAs (Gallium Arsenide)
Ó dara fún àwọn lésà tí ń jáde nínú 850–Ibiti 980 nm, ti a lo ni lilo pupọ ninu awọn ibaraẹnisọrọ opitika ati titẹ sita lesa.
②InP (Fósfídì Indium)
A lo fun itujade ninu awọn okun 1.3 µm ati 1.55 µm, pataki fun awọn ibaraẹnisọrọ okun-optic.
③InGaAsP / AlGaAs / InGaN
A le ṣe àtúnṣe àwọn àkójọpọ̀ wọn láti dé oríṣiríṣi ìgbì omi, èyí tí ó jẹ́ ìpìlẹ̀ fún àwọn àwòrán léésà tí a lè tún ṣe.
Àwọn ohun èlò wọ̀nyí sábà máa ń ní àwọn ìrísí bandgap tààrà, èyí tí ó mú kí wọ́n ṣiṣẹ́ dáadáa ní ìdàpọ̀ ihò elektron pẹ̀lú ìtújáde photon, èyí tí ó dára jùlọ fún lílò nínú semiconductor lesa gain medium.
3. Ìdàgbàsókè Àwọn Ìlànà Èrè
Bí àwọn ìmọ̀ ẹ̀rọ ìṣelọ́pọ́ ṣe ń tẹ̀síwájú, àwọn ètò tuntun nínú àwọn lésà semiconductor ti yípadà láti àwọn homojunctions ìṣáájú sí àwọn heterojunctions, àti síwájú sí àwọn ìṣètò quantum well àti quantum dot.
①Heterojunction Grow Medium
Nípa sísopọ̀ àwọn ohun èlò semiconductor pọ̀ mọ́ àwọn bandgaps tó yàtọ̀ síra, àwọn ohun èlò àti àwọn photon lè wà ní àwọn agbègbè tí a yàn, èyí tó ń mú kí iṣẹ́ wọn sunwọ̀n sí i, tó sì ń dín agbára ìṣiṣẹ́ wọn kù.
②Àwọn Ìṣètò Kọ́tánọ́mù Kàǹtímínì
Nípa dídín ìwọ̀n agbègbè tí ń ṣiṣẹ́ kù sí ìwọ̀n nanometer, àwọn elekitironi ni a fi sí ìwọ̀n méjì, èyí tí ó mú kí iṣẹ́ àtúnṣe ìtànṣán pọ̀ sí i gidigidi. Èyí yóò yọrí sí àwọn lésà pẹ̀lú àwọn ìṣàn ìpele tí ó kéré sí i àti ìdúróṣinṣin ooru tí ó dára jù.
③Àwọn Ìṣètò Dẹ́ẹ̀tì Kọ́tánùmù
Nípa lílo àwọn ọ̀nà ìṣàkójọ ara-ẹni, a ṣẹ̀dá àwọn nanostructures tí kò ní ìwọ̀n, tí wọ́n ń pèsè ìpínkiri agbára tí ó lágbára. Àwọn ètò wọ̀nyí ń fúnni ní àwọn ànímọ́ èrè tí ó pọ̀ sí i àti ìdúróṣinṣin ìgbì omi, èyí tí ó sọ wọ́n di ibi ìwádìí fún àwọn lesa semiconductor tí ó ní iṣẹ́ gíga nínú ìran tí ń bọ̀.
4. Kí ni Gain Medium ń pinnu?
①Gígùn Ìtújáde
Iwọn opin ohun elo naa ni o pinnu lesa'ìgbì s. Fún àpẹẹrẹ, InGaAs yẹ fún àwọn lésà tí ó sún mọ́ infurarẹẹdi, nígbàtí InGaN ni a lò fún àwọn lésà aláwọ̀ búlúù tàbí violet.
②Agbára àti Ìṣiṣẹ́
Ìṣíkiri ọkọ̀ àti ìwọ̀n ìdàpọ̀ tí kò ní ìtànṣán ní ipa lórí bí a ṣe ń yí ìyípadà opitika sí iná mànàmáná.
③Iṣẹ́ Ooru
Oríṣiríṣi ohun èlò ló máa ń dáhùn sí ìyípadà otutu ní ọ̀nà ọ̀tọ̀ọ̀tọ̀, èyí tó máa ń nípa lórí ìgbẹ́kẹ̀lé lésà ní àyíká ilé iṣẹ́ àti ti ológun.
④Ìdáhùn Ìyípadà
Apapo ere naa ni ipa lori lesa naa'iyara idahun, eyi ti o ṣe pataki ninu awọn ohun elo ibaraẹnisọrọ iyara giga.
5. Ìparí
Nínú ìṣètò dídíjú ti àwọn lésà semiconductor, ohun èlò èrè ni “ọkàn” rẹ̀ ní tòótọ́—kìí ṣe pé ó ń ṣe iṣẹ́ lílò léésà nìkan ni, ṣùgbọ́n ó tún ń nípa lórí ìgbésí ayé rẹ̀, ìdúróṣinṣin, àti àwọn ipò ìlò rẹ̀. Láti yíyan ohun èlò sí àwòrán ìṣètò, láti iṣẹ́ macroscopic sí àwọn ẹ̀rọ amúṣẹ́dá, gbogbo ìlọsíwájú nínú iṣẹ́ gain media ń darí ìmọ̀ ẹ̀rọ léésà sí iṣẹ́ tó ga jù, àwọn ohun èlò tó gbòòrò, àti ìwádìí tó jinlẹ̀.
Pẹ̀lú àwọn ìlọsíwájú tó ń lọ lọ́wọ́ nínú ìmọ̀ sáyẹ́ǹsì ohun èlò àti ìmọ̀ ẹ̀rọ nano-fabrication, a retí pé àwọn ohun èlò tuntun ọjọ́ iwájú yóò mú ìmọ́lẹ̀ tó ga jù wá, ìbòrí ìgbì omi tó gbòòrò, àti àwọn ọ̀nà laser tó gbọ́n jùlọ.—ṣiṣi awọn aye diẹ sii fun imọ-jinlẹ, ile-iṣẹ, ati awujọ.
Àkókò ìfìwéránṣẹ́: Oṣù Keje-17-2025