குறைக்கடத்தி லேசர்களின் இதயம்: பிஎன் சந்திப்பைப் புரிந்துகொள்வது

ஆப்டோ எலக்ட்ரானிக் தொழில்நுட்பத்தின் விரைவான வளர்ச்சியுடன், குறைக்கடத்தி லேசர்கள் தகவல் தொடர்பு, மருத்துவ உபகரணங்கள், லேசர் வரம்பு, தொழில்துறை செயலாக்கம் மற்றும் நுகர்வோர் மின்னணுவியல் போன்ற துறைகளில் பரவலான பயன்பாடுகளைக் கண்டறிந்துள்ளன. இந்த தொழில்நுட்பத்தின் மையத்தில் PN சந்திப்பு உள்ளது, இது ஒளி உமிழ்வின் மூலமாக மட்டுமல்லாமல் சாதனத்தின் செயல்பாட்டின் அடித்தளமாகவும் முக்கிய பங்கு வகிக்கிறது. இந்தக் கட்டுரை குறைக்கடத்தி லேசர்களில் PN சந்திப்பின் கட்டமைப்பு, கொள்கைகள் மற்றும் முக்கிய செயல்பாடுகள் பற்றிய தெளிவான மற்றும் சுருக்கமான கண்ணோட்டத்தை வழங்குகிறது.

1. பிஎன் சந்திப்பு என்றால் என்ன?

ஒரு PN சந்தி என்பது ஒரு P-வகை குறைக்கடத்திக்கும் ஒரு N-வகை குறைக்கடத்திக்கும் இடையில் உருவாகும் இடைமுகமாகும்:

P-வகை குறைக்கடத்தி போரான் (B) போன்ற ஏற்பி அசுத்தங்களால் மாசுபடுத்தப்படுகிறது, இதனால் துளைகள் பெரும்பான்மையான சார்ஜ் கேரியர்களாகின்றன.

N-வகை குறைக்கடத்தி பாஸ்பரஸ் (P) போன்ற கொடை அசுத்தங்களால் மாசுபடுத்தப்பட்டு, எலக்ட்ரான்களை பெரும்பான்மை கேரியர்களாக ஆக்குகிறது.

P-வகை மற்றும் N-வகை பொருட்கள் தொடர்புக்கு கொண்டு வரப்படும்போது, ​​N-பகுதியிலிருந்து எலக்ட்ரான்கள் P-பகுதிக்குள் பரவுகின்றன, மேலும் P-பகுதியிலிருந்து துளைகள் N-பகுதிக்குள் பரவுகின்றன. இந்த பரவல் எலக்ட்ரான்கள் மற்றும் துளைகள் மீண்டும் ஒன்றிணைந்து, உள்ளமைக்கப்பட்ட சாத்தியமான தடை எனப்படும் உள் மின்சார புலத்தை உருவாக்கும் சார்ஜ் செய்யப்பட்ட அயனிகளை விட்டுச்செல்லும் ஒரு குறைப்பு பகுதியை உருவாக்குகிறது.

2. லேசர்களில் PN சந்திப்பின் பங்கு

(1) கேரியர் ஊசி

லேசர் இயங்கும்போது, ​​PN சந்தி முன்னோக்கி சார்புடையதாக இருக்கும்: P-பகுதி நேர்மறை மின்னழுத்தத்துடனும், N-பகுதி எதிர்மறை மின்னழுத்தத்துடனும் இணைக்கப்பட்டுள்ளது. இது உள் மின்சார புலத்தை ரத்து செய்கிறது, எலக்ட்ரான்கள் மற்றும் துளைகள் சந்திப்பில் உள்ள செயலில் உள்ள பகுதியில் செலுத்தப்பட அனுமதிக்கிறது, அங்கு அவை மீண்டும் இணைவதற்கு வாய்ப்புள்ளது.

(2) ஒளி உமிழ்வு: தூண்டப்பட்ட உமிழ்வின் தோற்றம்

செயலில் உள்ள பகுதியில், உட்செலுத்தப்பட்ட எலக்ட்ரான்கள் மற்றும் துளைகள் மீண்டும் ஒன்றிணைந்து ஃபோட்டான்களை வெளியிடுகின்றன. ஆரம்பத்தில், இந்த செயல்முறை தன்னிச்சையான உமிழ்வு ஆகும், ஆனால் ஃபோட்டான் அடர்த்தி அதிகரிக்கும் போது, ​​ஃபோட்டான்கள் மேலும் எலக்ட்ரான்-துளை மறுசீரமைப்பைத் தூண்டலாம், அதே கட்டம், திசை மற்றும் ஆற்றலுடன் கூடுதல் ஃபோட்டான்களை வெளியிடுகின்றன - இது தூண்டப்பட்ட உமிழ்வு.

இந்த செயல்முறை ஒரு லேசரின் அடித்தளத்தை உருவாக்குகிறது (தூண்டப்பட்ட கதிர்வீச்சு உமிழ்வால் ஒளி பெருக்கம்).

(3) ஆதாயம் மற்றும் ஒத்ததிர்வு துவாரங்கள் லேசர் வெளியீட்டை உருவாக்குகின்றன

தூண்டப்பட்ட உமிழ்வைப் பெருக்க, குறைக்கடத்தி லேசர்கள் PN சந்தியின் இருபுறமும் ஒத்ததிர்வு குழிகளை உள்ளடக்குகின்றன. எடுத்துக்காட்டாக, விளிம்பு-உமிழும் லேசர்களில், டிஸ்ட்ரிபியூட்டட் பிராக் ரிஃப்ளெக்டர்கள் (DBRகள்) அல்லது கண்ணாடி பூச்சுகளைப் பயன்படுத்தி ஒளியை முன்னும் பின்னுமாக பிரதிபலிக்க இதைப் பெறலாம். இந்த அமைப்பு ஒளியின் குறிப்பிட்ட அலைநீளங்களைப் பெருக்க அனுமதிக்கிறது, இறுதியில் மிகவும் ஒத்திசைவான மற்றும் திசை லேசர் வெளியீட்டை விளைவிக்கிறது.

3. PN சந்திப்பு கட்டமைப்புகள் மற்றும் வடிவமைப்பு உகப்பாக்கம்

குறைக்கடத்தி லேசரின் வகையைப் பொறுத்து, PN அமைப்பு மாறுபடலாம்:

ஒற்றை ஹெட்டோரோசந்தி (SH):
P-பகுதி, N-பகுதி மற்றும் செயலில் உள்ள பகுதி ஆகியவை ஒரே பொருளால் ஆனவை. மறுசீரமைப்பு பகுதி அகலமானது மற்றும் குறைந்த செயல்திறன் கொண்டது.

இரட்டை ஹெட்டோரோசந்தி (DH):
P- மற்றும் N-பகுதிகளுக்கு இடையில் ஒரு குறுகிய பட்டை இடைவெளி செயலில் உள்ள அடுக்கு இணைக்கப்பட்டுள்ளது. இது கேரியர்கள் மற்றும் ஃபோட்டான்கள் இரண்டையும் கட்டுப்படுத்துகிறது, இது செயல்திறனை கணிசமாக மேம்படுத்துகிறது.

குவாண்டம் கிணறு அமைப்பு:
குவாண்டம் அடைப்பு விளைவுகளை உருவாக்க, வரம்பு பண்புகள் மற்றும் பண்பேற்ற வேகத்தை மேம்படுத்த, மிக மெல்லிய செயலில் உள்ள அடுக்கைப் பயன்படுத்துகிறது.

இந்த கட்டமைப்புகள் அனைத்தும் PN சந்திப்புப் பகுதியில் கேரியர் ஊசி, மறுசீரமைப்பு மற்றும் ஒளி உமிழ்வின் செயல்திறனை மேம்படுத்த வடிவமைக்கப்பட்டுள்ளன.

4. முடிவுரை

PN சந்தி உண்மையிலேயே ஒரு குறைக்கடத்தி லேசரின் "இதயம்" ஆகும். முன்னோக்கி சார்பின் கீழ் கேரியர்களை செலுத்தும் அதன் திறன் லேசர் உருவாக்கத்திற்கான அடிப்படை தூண்டுதலாகும். கட்டமைப்பு வடிவமைப்பு மற்றும் பொருள் தேர்வு முதல் ஃபோட்டான் கட்டுப்பாடு வரை, முழு லேசர் சாதனத்தின் செயல்திறன் PN சந்தியை மேம்படுத்துவதைச் சுற்றியே உள்ளது.

ஆப்டோ எலக்ட்ரானிக் தொழில்நுட்பங்கள் தொடர்ந்து முன்னேறி வருவதால், PN சந்திப்பு இயற்பியல் பற்றிய ஆழமான புரிதல் லேசர் செயல்திறனை மேம்படுத்துவதோடு மட்டுமல்லாமல், அடுத்த தலைமுறை உயர் சக்தி, அதிவேக மற்றும் குறைந்த விலை குறைக்கடத்தி லேசர்களின் வளர்ச்சிக்கு ஒரு உறுதியான அடித்தளத்தையும் அமைக்கிறது.