Принцип действия.

Физической основой работы лазера служит явление вынужденного (индуцированного) излучения. Суть явления состоит в том, что возбуждённый атом способен излучить фотон под действием другого фотона без его поглощения, еслиэнергия последнего равняется разности энергий уровней атома до и после излучения. При этом излучённый фотон когерентен фотону, вызвавшему излучение (является его «точной копией»). Таким образом происходит усиление света. Этим явление отличается от спонтанного излучения, в котором излучаемые фотоны имеют случайные направления распространения, поляризацию и фазу.

Устройство лазера.

На схеме обозначены: 1 — активная среда; 2 — энергия накачки лазера; 3 — непрозрачное зеркало; 4 — полупрозрачное зеркало; 5 — лазерный луч.

Все лазеры состоят из трёх основных частей:

• активной (рабочей) среды;

• системы накачки (источник энергии);

• оптического резонатора (может отсутствовать, если лазер работает в режиме усилителя).

Каждая из них обеспечивает для работы лазера выполнение своих определённых функций.

Применение лазеров.

С самого момента разработки лазер называли устройством, которое само ищет решаемые задачи. Лазеры нашли применение в самых различных областях — от коррекции зрения до управления транспортными средствами, от космических полётов до термоядерного синтеза. Лазер стал одним из самых значимых изобретений XX века.

29. Собственные и примесные проводники.

Контакт электронного и дырочного проводников.

Собственные проводники.

В полупроводниках валентная зона заполнена целиком, однако ширина запрещенной зоны невелика. По этой причине значительно возрастет число переходов электронов из валентной зоны в зону проводимости при различных воздействиях. При температурах, близких к абсолютному нулю, зона проводимости полупроводника пуста и его электропроводимость равна нулю. С повышением температуры возрастает вероятность и соответственно число тепловых возбуждений электронов в секунду и их переходов в зону проводимости. При переходе электрона из заполненной валентной зоны в зону проводимости, в валентной зоне образуется вакантное место - дырка, которое может быть занято другим электроном. Образование дырок в валентной зоне обеспечивает механизм дырочного прохождения тока через полупроводники. С повышением температуры увеличивается число дырок в валентной зоне. Однако, одновременно с этим процессом возможны и обратные переходы из зоны проводимости в валентную зону, что приводит к рекомбинации электронов и дырок.

Механизм появления электронов в зоне проводимости и дырок в валентной зоне определяется характером собственного энергетического спектра кристалла и ничем не связан с содержанием примесей.

Примесные проводники.

Имеется широкий класс полупроводников, в которых концентрация носителей определяется примесями. Такие вещества называются примесными полупроводниками. Если в решетку кристалла введен атом другого вещества, то часть энергетических уровней такого атома попадает в запрещенную зону между валентной зоной и зоной проводимости.

• Энергетические уровни, занятые валентными электронами примесных атомов, оказались размещенными близ нижнего края зоны проводимости полупроводника. Эти электроны уже при достаточно низких температурах легко попадают в зону проводимости. При этом собственная проводимость полупроводника очень мала. Основную роль в электропроводимости играют электроны примесных атомов. Такой механизм проводимости называется примесными, а полупроводник в этом случае называется примесными электронным полупроводником или полупроводником n - типа.

• Энергетические уровни атомов примеси расположены выше верхнего уровня валентной зоны. С повышением температуры часть электронов из валентной зоны будет вследствие тепловых возбуждений легко попадать на свободные уровни примесных атомов. В валентной зоне появятся дырки, и станет возможной дырочная проводимость. Дырки в электрическом поле перемещаются как положительные заряды. Такой полупроводник называется примесными электронным полупроводником или полупроводником p - типа.