Федеральное государственное бюджетное образовательное

Учреждение высшего профессионального образования

«ИЖЕВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ им. М.Т. Калашникова»

Факультет «Приборостроение»

Кафедра «Лазерные системы»

Реферат «Полупроводниковые лазеры»

Принял

к.т.н., Доцент В.В. Бесогонов

Разработал:

Студентка гр. М0-321-1 А.Д. Рахимова

Ижевск, 2012

Содержание

1. Введение……………………………………………………………....3 2. Историческая справка………………………………………………..5 3. Люминесценция в полупроводниках………………………………..6 4. Инверсия населенностей в полупроводниках……………………....8

5. Накачка……………………………………………….……………...9 6. Полупроводниковые лазерные материалы……………………….....17 7. Применение полупроводников……………………………………...20 Список литературы…………………………………………………..21

Введение.

Полупроводниковый лазер, в отличие от лазеров других типов, используются излучательные квантовые переходы не между изолированными уровнями энергии атомов, молекул и ионов, а между разрешенными энергетическими зонами кристалла. Лазерный эффект в полупроводниковых лазерах связан в основном с межзонной люминесценцией (излучательной рекомбинацией созданных внешним воздействием избыточных электронов и дырок; рис. 1). Поэтому длину волны l лазерного излучения можно выразить через ширину запрещённой зоны

где h- постоянная Планка, с- скорость света. Полупроводниковые лазеры перекрывают спектральный диапазон от 0,3 мкм до 45 мкм .

В полупроводниковой активной среде может достигаться очень большой показатель оптического усиления (до ), благодаря чему размеры Полупроводникового лазера исключительно малы, например длина резонатора может составлять несколько мкм, типично - 200-300 мкм. Помимо компактности, особенностями Полупроводникового лазера являются малая инерционность высокий кпд возможность плавной спектральной перестройки, большой выбор веществ для генерации в широком спектральном диапазоне.

В Полупроводниковом лазере возбуждаются и излучают (коллективно) атомы, слагающие кристаллическую решётку. Это отличие определяет важную особенность Полупроводниковых лазеров — малые размеры и компактность (объём кристалла ~10^-6—10^-2см³). В Полупроводниковом лазере удаётся получить показатель оптического усиления до 10⁴ см^-1, хотя обычно для возбуждения генерации лазера достаточны и меньшие значения. Другими практически важными особенностями Полупроводниковый лазер являются:

• высокая эффективность преобразования электрической энергии в энергию когерентного излучения (до 30—50%);

• малая инерционность, обусловливающая широкую полосу частот прямой модуляции (более 10⁹ Ггц);

• простота конструкции;

• излучения и наличие большоговозможность перестройки длины волны числа полупроводников, непрерывно перекрывающих интервал длин волн от 0,32 до 32 мкм.

Историческая справка.

Первая работа о возможности использования полупроводников для создания лазера была опубликована в 1959 Н. Г. Басовым, Б. М. Вулом и Ю. М. Поповым. Применение р—n-переходов для этих целей было предложено в 1961 Н. Г. Басовым, О. Н. Крохиным, Ю. М. Поповым. Полупроводниковый лазер на кристалле GaAs впервые были осуществлены в 1962 в лабораториях Р. Холла, М. И. Нейтена и Н. Холоньяка (США). Им предшествовало исследование излучательных свойств р—n-переходов, показавшее, что при большом токе появляются признаки вынужденного излучения (Д. Н. Наследов, С. М. Рыбкин с сотрудниками, СССР, 1962). В СССР фундаментальные исследования, приведшие к созданию Полупроводниковый лазер, были удостоены Ленинской премии в 1964 (Б. М. Вул, О. Н. Крохин, Д. Н. Наследов, А. А. Рогачёв, С. М. Рыбкин, Ю. М. Попов, А. П. Шотов, Б. В. Царенков). Полупроводниковый лазер с электронным возбуждением впервые осуществлен в 1964 Н. Г. Басовым, О. В. Богданкевичем, А. Г. Девятковым. В этом же году Н. Г. Басов, А. З. Грасюк и В. А. Катулин сообщили о создании Полупроводниковый лазер с оптической накачкой. В 1963 Ж. И. Алферов (СССР) предложил использовать гетероструктуры для Полупроводниковый лазер Они были созданы в 1968 Ж. И. Алферовым, В. М. Андреевым, Д. З. Гарбузовым, В. И. Корольковым, Д. Н. Третьяковым, В. И. Швейкиным, удостоенными в 1972 Ленинской премии за исследования гетеропереходов и разработку приборов на их основе.