Министерство образования и науки Российской Федерации
Федеральное государственное автономное образовательное учреждение
высшего образования
Национальный исследовательский ядерный университет «МИФИ»
Саровский физико-технический институт – филиал НИЯУ МИФИ
Физико-технический факультет
Кафедра ядерной и радиационной физики
Полупроводниковые лазеры
Реферат:
студентки группы ЯРФ34Д
Е. Юрковой
Преподаватель:
начальник лаборатории
М. Г. Васин
Саров-2017
Оглавление
Введение 3
1.Физические принципы. Лазерные переходы 5
2.Полупроводниковые лазеры с гетеропереходом 9
3.Материалы для полупроводниковых лазеров. 12
4.Краткая характеристика излучения полупроводникового лазера 12
5.Применение 14
Заключение 15
Список используемой литературы: 16
Введение
Наиболее эффектным достижением квантовой электроники явилось создание лазера — мощного генератора излучения в оптическом диапазоне. Это событие, происшедшее в начале 60-х годов, ознаменовало замечательный успех теоретической мысли физиков — вывода о возможности управления процессом излучения света на основе эффекта вынужденного излучения. [1]
В «долазерные» времена эффект вынужденного излучения был предсказан А. Эйнштейном (1917 г.). Он ввел это никем не наблюдавшееся явление в свои расчеты по балансу теплового излучения для того, чтобы создать непротиворечивую теорию этого процесса. Более 30 лет к его результату относились как к формальному способу избежать теоретические трудности или как к эффекту, осуществляющемуся в «экзотических», недоступных условиях. Лишь с развитием радиоспектроскопии явление вынужденного излучения вышло на передний план. Оно было экспериментально обнаружено и полезно использовано в мазерах — первых приборах квантовой электроники, работающих в диапазоне радиоволн. [1]
Теперь хорошо известно, что эффект вынужденного излучения состоит в испускании излучателем, обладающим достаточным запасом энергии, точно такой же волны, как та, которая это испускание стимулирует. Испускаемые волны вливаются в общий поток, сохраняя одинаковые частоты, направления, фазы и поляризации. Уже в этом факте можно усмотреть важный технический аспект — речь идет о принципе усиления, применимом к любому электромагнитному излучению. [1]
Честь быть родоначальниками квантовой электроники принадлежит советским ученым II. Г. Басову и А. М. Прохорову (Ленинская премия 1962 г.) и американскому ученому Ч. Таунсу (все трое удостоены Нобелевской премии по физике 1964 г.). [1]
В наиболее распространенном варианте полупроводниковый лазер представляет собой кристаллический диод объемом всего в несколько тысячных долей кубическою сантиметра, потребляющий энергию батарейки от карманного фонаря. [1]
Идея применения полупроводников для генерации излучения была сформулирована в 1958—1959 гг. Н. Г. Басовым, Б. М. Вулом и Ю. М. Поповым в то время, когда лазеров еще не существовало. В 1961 г. Н. Г. Басов, О. Н. Крохин и Ю. М. Попов предложили использовать для получения лазерного эффекта инжекцию в вырожденных р – n переходах. Лазер такого типа (инжекционный лазер) был осуществлен в 1962 г. в целом ряде лабораторий США и СССР именно на основе вырожденного р—n-перехода в соединении арсенид галлия (GаАs). Первое сообщение об этом дал Р. Холл с сотрудниками (США). [1]
Успешному осуществлению полупроводникового лазера предшествовали исследования разных материалов, в том числе и GаАs. Группа советских физиков (Д. Н. Наследов и др.) обнаружила эффект спектрального сужения в излучении диодов, изготовленных из арсенида галлия. Это сужение является предвестником режима генерации когерентного излучения. В том же году появились новые типы полупроводниковых лазеров. Н. Г. Басов, О. В. Богданкевич, А. Г. Девятков сообщили о получении лазерного эффекта при бомбардировке кристалла СdS электронами высокой энергии. Эта работа послужила началом развития полупроводниковых лазеров с электронной накачкой. И. Г. Басов, А. 3. Грасюк и В. А. Катулин получили также лазерный эффект при оптической накачке. [1]
В 1968 г. Ж. И. Алферовым и его сотрудниками были успешно осуществлены гетеролазеры — полупроводниковые лазеры на основе гетеропереходов. Эго позволило получить настолько более высокие излучательные характеристики при комнатной температуре, что к настоящему времени гетеролазеры вытеснили прежние варианты из сферы практических применений неохлаждаемых полупроводниковых лазеров. [1]
Замечательно то, что лазеры на полупроводниках обычно имеют малые размеры, порядка миллиметра и менее, но они позволяют при этом получить усиление падающего излучения примерно в 10 раз. [3]