Kanthi kemajuan teknologi optoelektronik sing cepet, laser semikonduktor wis digunakake sacara wiyar ing macem-macem bidang kayata telekomunikasi, obat-obatan, pangolahan industri, lan LiDAR, amarga efisiensi sing dhuwur, ukuran sing ringkes, lan gampang dimodulasi. Ing inti teknologi iki ana medium gain, sing nduweni peran penting banget. Iki dadi"sumber energi""sing ngaktifake emisi sing dirangsang lan generasi laser, nemtokake laser'kinerja, dawa gelombang, lan potensial aplikasi.
1. Apa sing diarani Media Gain?
Kaya jenenge, medium gain yaiku materi sing nyedhiyakake amplifikasi optik. Nalika dieksitasi dening sumber energi eksternal (kayata injeksi listrik utawa pompa optik), medium kasebut bakal nggedhekake cahya sing teka liwat mekanisme emisi sing distimulasi, sing nyebabake output laser.
Ing laser semikonduktor, medium gain biasane kasusun saka wilayah aktif ing PN junction, sing komposisi materi, struktur, lan metode doping langsung mengaruhi parameter kunci kaya arus ambang, dawa gelombang emisi, efisiensi, lan karakteristik termal.
2. Bahan Penguatan Umum ing Laser Semikonduktor
Semikonduktor senyawa III-V minangka bahan penguatan sing paling umum digunakake. Tuladha khas kalebu:
①GaAs (Gallium Arsenida)
Cocok kanggo laser sing dipancarake ing 850–Rentang 980 nm, digunakake sacara wiyar ing komunikasi optik lan pencetakan laser.
②InP (Indium Fosfida)
Digunakake kanggo emisi ing pita 1,3 µm lan 1,55 µm, penting banget kanggo komunikasi serat optik.
③InGaAsP / AlGaAs / InGaN
Komposisi kasebut bisa disetel kanggo entuk dawa gelombang sing beda-beda, mbentuk dhasar kanggo desain laser kanthi dawa gelombang sing bisa disetel.
Bahan-bahan iki biasane nduweni struktur celah pita langsung, saengga efisien banget ing rekombinasi bolongan elektron karo emisi foton, ideal kanggo digunakake ing medium gain laser semikonduktor.
3. Evolusi Struktur Gain
Nalika teknologi fabrikasi saya maju, struktur gain ing laser semikonduktor wis berkembang saka homojunction awal dadi heterojunction, lan luwih lanjut menyang konfigurasi sumur kuantum lan titik kuantum sing luwih maju.
①Medium Penguatan Heterojunction
Kanthi nggabungake bahan semikonduktor karo celah pita sing beda-beda, operator lan foton bisa diwatesi kanthi efektif ing wilayah sing wis ditemtokake, nambah efisiensi gain lan nyuda arus ambang.
②Struktur Sumur Kuantum
Kanthi ngurangi kekandelan wilayah aktif nganti skala nanometer, elektron diwatesi ing rong dimensi, sing nambah efisiensi rekombinasi radiatif kanthi signifikan. Iki ngasilake laser kanthi arus ambang sing luwih murah lan stabilitas termal sing luwih apik.
③Struktur Titik Kuantum
Nggunakake teknik perakitan mandiri, struktur nano nol dimensi dibentuk, nyedhiyakake distribusi tingkat energi sing tajem. Struktur kasebut nawakake karakteristik gain sing ditingkatake lan stabilitas dawa gelombang, dadi hotspot riset kanggo laser semikonduktor kinerja dhuwur generasi sabanjure.
4. Apa sing Ditemtokake dening Medium Gain?
①Panjang Gelombang Emisi
Celah pita materi nemtokake laser'dawa gelombang s. Contone, InGaAs cocok kanggo laser inframerah cedhak, dene InGaN digunakake kanggo laser biru utawa ungu.
②Efisiensi & Daya
Mobilitas operator lan tingkat rekombinasi non-radiatif mengaruhi efisiensi konversi optik-menyang-listrik.
③Kinerja Termal
Materi sing beda-beda nanggepi owah-owahan suhu kanthi maneka warna cara, sing mengaruhi keandalan laser ing lingkungan industri lan militer.
④Respon Modulasi
Media gain mengaruhi laser'kacepetan respon, sing penting banget ing aplikasi komunikasi kecepatan tinggi.
5. Dudutan
Ing struktur laser semikonduktor sing kompleks, medium gain pancen minangka "jantunge"—ora mung tanggung jawab kanggo ngasilake laser nanging uga kanggo mengaruhi skenario umur, stabilitas, lan aplikasi. Saka pilihan bahan nganti desain struktural, saka kinerja makroskopik nganti mekanisme mikroskopis, saben terobosan ing media gain ndorong 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 ing mangsa ngarep diarepake bakal nggawa padhange sing luwih dhuwur, jangkoan dawa gelombang sing luwih jembar, lan solusi laser sing luwih cerdas.—mbukak luwih akeh kemungkinan kanggo ilmu pengetahuan, industri, lan masyarakat.
Wektu kiriman: 17 Juli 2025