Laserowe diody podczerwieni — urządzenie i zastosowanie

Rozwój technologii diod na podczerwień trwał ponad dekadę, a ostatecznie dzięki opracowaniu wielozłączowych podwójnych heterostruktur w układzie GaAlAs osiągnięto znaczący, a przez to obiecujący technologicznie wzrost wydajności kwantowej. diody podczerwieni.

Osiągnięcie sukcesu w tej dziedzinie jest zasługą prawie 100% wewnętrznej sprawności kwantowej, efektu „elektronicznego uwięzienia” w obszarze aktywnym oraz efektu „wielonośnych”. Wynika to z efektu „wielokrotnego skrzyżowania” skierowanego na dolną stronę kryształu i odbitego od bocznej i górnej strony, to znaczy wielokrotne odbite fotony, które nie są absorbowane w obszarze aktywnym, przyczyniają się teraz do promieniowania wyjściowego .

Przykładem tego jest fabryka „Voskhod”, wyprodukowana w zakładzie w Kałudze wielokonfliktowe podwójne heterostruktury typu ESAGA-140 z obszarem aktywnym typu p o grubości 2 μm, domieszkowanym Ge i Zn, emitującymi regiony zawierające 30% AlAs, oraz region pasywny zawierający od 15 do 30% AlA. Całkowita grubość takiej heterostruktury wynosi 130-170 μm.Górna warstwa struktury ma przewodnictwo typu n. Charakterystyczne długości fal dla tych struktur w maksimum emitowanego widma wynoszą 805, 870 i 940 nm.

Obecnie diody podczerwieni są szeroko stosowane w systemach telewizyjnych z przetwornikiem elektrooptycznym oraz w urządzeniach ze sprzężeniem ładunkowym, w systemach nadzoru wideo, oświetleniu podczerwonym, zdalnym sterowaniu, komunikacji optycznej, a także w sprzęcie medycznym.

Tworzyć bezpośrednio lasery Oparte na podwójnej heterostrukturze, często stosuje się zarówno arsenek glinowo-galowy AlGaAs, jak i galowo-arsenkowy GaAs, a diody wytwarzane tą technologią nazywane są diodami o podwójnej heterostrukturze... Zaletą takich laserów jest to, że obszar aktywny (tzw. obszar występowania dziur i elektronów) jest zawarty w cienkiej warstwie ośrodka, dzięki czemu znacznie więcej par elektron-dziura zapewnia wzmocnienie, czyli promieniowanie jest wzmacniane tak wydajnie, jak to tylko możliwe.

Diody laserowe na podczerwień o długości fali od 780 do 1770 nm i mocy od 5 do 150 mW, szeroko dostępne obecnie na rynku, są stosowane nie tylko w odtwarzaczach CD i DVD. Jednomodowe diody laserowe na podczerwień, jako źródła monochromatycznego promieniowania spójnego, znajdują zastosowanie w optycznych systemach transmisji danych, aparaturze kontrolno-pomiarowej, technice medycznej, systemach bezpieczeństwa i pompowania lasery na ciele stałym.

Ważną cechą wyróżniającą promieniowanie podczerwone jest jego „niewidzialność”. Dzięki laserowi na podczerwień można uzyskać niewidzialny punkt, który można jednak zaobserwować za pomocą noktowizora.

Ta właściwość laserów na podczerwień wynika również z ich dość szerokiego zastosowania na polach wojskowych, ponieważ praca z laserowymi systemami naprowadzania jest teraz łatwiejsza do ukrycia przed wrogiem. Sam nadajnik może być umieszczony nawet na samolocie, nawet na ziemi, a jednocześnie zapewniać wysoką celność trafienia pocisków i „inteligentnych” bomb, które są naprowadzane plamką podczerwieni odbitą od celu.