Kanthi kemajuan teknologi optoelektronik kanthi cepet, laser semikonduktor wis akeh digunakake ing macem-macem lapangan kayata telekomunikasi, obat-obatan, pangolahan industri, lan LiDAR, amarga efisiensi dhuwur, ukuran kompak, lan gampang modulasi. Ing inti saka teknologi iki dumunung ing medium gain, kang muter peran pancen penting. Iku serves minangka“sumber energi”sing mbisakake emisi stimulasi lan generasi laser, nemtokake laser'kinerja, dawa gelombang, lan potensial aplikasi.
1. Apa Medium Gain?
Minangka jeneng kasebut, medium gain minangka materi sing nyedhiyakake amplifikasi optik. Nalika bungah dening sumber energi external (kayata injeksi listrik utawa pumping optik), amplifies cahya kedadean liwat mekanisme stimulus emisi, anjog kanggo output laser.
Ing laser semikonduktor, medium gain biasane dumadi saka wilayah aktif ing persimpangan PN, kang komposisi materi, struktur, lan cara doping langsung impact paramèter tombol kaya ambang saiki, dawa gelombang emisi, efficiency, lan karakteristik termal.
2. Bahan Gain Umum ing Laser Semikonduktor
Semikonduktor senyawa III-V minangka bahan gain sing paling umum digunakake. Conto khas kalebu:
①GaAs (Gallium Arsenide)
Cocog kanggo laser emitting ing 850–Kisaran 980 nm, akeh digunakake ing komunikasi optik lan percetakan laser.
②InP (Indium Phosphide)
Digunakake kanggo emisi ing pita 1,3 µm lan 1,55 µm, sing penting kanggo komunikasi serat optik.
③InGaAsP / AlGaAs / InGaN
Komposisi kasebut bisa disetel kanggo nggayuh dawa gelombang sing beda-beda, dadi dhasar kanggo desain laser dawa gelombang sing bisa disetel.
Bahan-bahan kasebut biasane duwe struktur celah pita langsung, saengga efisien banget ing rekombinasi lubang elektron kanthi emisi foton, cocog kanggo digunakake ing medium gain laser semikonduktor.
3. Evolusi saka struktur gain
Minangka teknologi fabrikasi wis maju, gain struktur ing laser semikonduktor wis ngalami évolusi saka homojunctions awal kanggo heterojunctions, lan luwih maju kanggo sumur kuantum lan konfigurasi titik kuantum.
①Heterojunction Gain Medium
Kanthi nggabungake bahan semikonduktor kanthi celah pita sing beda-beda, operator lan foton bisa diwatesi kanthi efektif ing wilayah sing ditemtokake, nambah efisiensi gain lan nyuda arus batesan.
②Struktur Sumur Kuantum
Kanthi ngurangi kekandelan wilayah aktif menyang skala nanometer, elektron dikurung ing rong dimensi, kanthi signifikan nambah efisiensi rekombinasi radiasi. Iki nyebabake laser kanthi arus batesan sing luwih murah lan stabilitas termal sing luwih apik.
③Struktur Kuantum Dot
Nggunakake teknik perakitan mandiri, struktur nano dimensi nol dibentuk, nyedhiyakake distribusi tingkat energi sing cetha. Struktur kasebut nawakake karakteristik gain sing luwih apik lan stabilitas dawa gelombang, nggawe hotspot riset kanggo laser semikonduktor kinerja dhuwur generasi sabanjure.
4. Apa sing Ditemtokake Media Gain?
①Panjang gelombang emisi
Bandgap materi nemtokake laser's dawa gelombang. Contone, InGaAs cocok kanggo laser infra merah cedhak, nalika InGaN digunakake kanggo laser biru utawa violet.
②Efisiensi & Daya
Mobilitas operator lan tingkat rekombinasi non-radiatif mengaruhi efisiensi konversi optik-ke-listrik.
③Kinerja termal
Bahan sing beda-beda nanggapi owah-owahan suhu kanthi macem-macem cara, mengaruhi linuwih laser ing lingkungan industri lan militer.
④Respon Modulasi
Media gain mengaruhi laser's kacepetan nanggepi, kang kritis ing aplikasi komunikasi-kacepetan dhuwur.
5. Kesimpulan
Ing struktur Komplek laser semikonduktor, medium gain punika saestu sawijining "jantung"—ora mung tanggung jawab kanggo ngasilake laser nanging uga kanggo mengaruhi umur, stabilitas, lan skenario aplikasi. Saka pilihan material nganti desain struktural, saka kinerja makroskopik nganti mekanisme mikroskopis, saben terobosan ing medium gain nyopir teknologi laser menyang kinerja sing luwih gedhe, aplikasi sing luwih jembar, lan eksplorasi sing luwih jero.
Kanthi kemajuan sing terus-terusan ing ilmu material lan teknologi nano-fabrikasi, medium gain mangsa ngarep bakal nggawa padhang sing luwih dhuwur, jangkoan dawa gelombang sing luwih amba, lan solusi laser sing luwih cerdas.—mbukak luwih akeh kemungkinan kanggo ilmu, industri, lan masyarakat.
Wektu kirim: Jul-17-2025