Полупроводниковые лазеры спектр излучения

Вследствие малых размеров резонатора и неоднородности р—/г-перехода угловая расходимость излучения полупроводникового лазера значительно больше, чем твердотельных и газовых лазеров, и достигает в горизонтальной плоскости 1—2°, а в вертикальной еще больше — 5—10°. Коэффициент полезного действия полупроводникового лазера на основе арсенида галлия 1—4%. Длина волны излучения полупроводниковых лазеров меняется в широких пределах в зависимости от состава полупроводника, перекрывая всю видимую часть спектра. Так, лазеры, в которых рабочим телом является сульфид цинка (ZnS), излучают в ультрафиолетовой части спектра (Я, = 0,33 мкм), селенид [ d (S + Se) ] — имеют зеленый цвет излучения X = 0,5-н0,69 мкм), арсенид— фосфид галлия [Qa(As + Р)] — красный (Я. = 0,75-нО,9 мкм) и т. д. [c.62]

Рис. 6.48. Типичный спектр излучения полупроводникового лазера.

В твердотельных и полупроводниковых лазерах расстояние между зеркалами обычно достаточно мало для того, чтобы спектрографы с умеренной разрешающей способностью могли разрешить отдельные осевые моды. Пример лазера на СаРг работающего на длине волны 2,51 мк, показывает, как такого рода методика применяется в диапазоне длин волн, в котором нет фотографических материалов. Спектры были получены при помощи приемника из сульфида свинца (на точном микрометрическом винте), которым с большой дисперсией сканировали фокальную плоскость спектрометра, куда был направлен лазерный пучок. Разрешение было ограничено шириной щели и равнялось 0,05 см . Осевые моды, присутствующие в излучении лазера, были четко разрешены [45 [c.77]

При проведении активной термометрии наиболее часто применяются лазеры. Причина состоит в том, что для лазеров характерны высокая монохроматичность, очень малая расходимость (порядка 1 мрад) и высокая яркость излучения (измеряемая в Вт/(см мкм ср)), на порядки величины превосходящая яркость ламп накаливания и газоразрядных ламп. Эти характеристики лазера позволяют регистрировать зондирующее излучение на фоне любых помех. Существуют лазеры с длиной волны, перестраиваемой в широком диапазоне спектра (от инфракрасного до ультрафиолетового). Широко распространены компактные полупроводниковые лазеры видимого и инфракрасного диапазонов. [c.23]

В настоящее время наибольшее распространение для измерения абсолютных значений спектрального коэффициента поглощения получил лазерный спектрофотометрический метод. С его помощью измерены спектры поглощения большого количества атмосферных и примесных газов с разрешением 10 2... см в областях излучения лазеров на красителях, полупроводниковых лазеров, параметрических лазеров, лазеров на твердом теле и т. д. Недостатком метода является необходимость работать с многоходовыми газовыми кюветами большого объема и сравнительно невысокая чувствительность 10 см ). [c.146]

В видимом диапазоне спектра это выражение с хорошей точностью описывает не только отражение света от поверхности прозрачных материалов (стекло, щелочно-галоидные кристаллы и т. д.), но и от поверхности многих полупроводниковых кристаллов, которые визуально совершенно непрозрачны уже при толщине в доли миллиметра. Например, для монокристалла кремния на длине волны He-Ne лазера Л = 633 нм 9 и я 0,02) коэффициенты отражения, полученные с помощью выражений (2.23) и (2.24), отличаются на 0,003%, что несущественно. То же выполняется при облучении кремния на второй гармонике Л = = 532 нм лазера на алюмо-иттриевом гранате (п 4,1 и я 0,05). Однако для излучения азотного лазера в ближнем УФ диапазоне (Л = = 337 нм, п 1=а 5,2 и я 3,1) мнимая часть комплексного показателя преломления кремния уже играет существенную роль результаты. [c.43]

Монохроматичность источника оценивают шириной спектра ДА., которая определяется на уровне интенсивности спектральной линии, равной половине максимального значения. Для газовых лазеров ширина спектральной линии составляет 10" . .. 10" нм, для твердотельных — 10" . .. 10" нм, для полупроводниковых — 1. .. 10 нм. У газовых лазеров ширина спектральной линии может быть уменьшена до 10" нм. Указанное свойство излучения лазера эффективно используется для спектральной селекции полезного сигнала на фоне внешних помех. [c.318]

Наиболее чувствительным методом измерения малых концентраций молекулярных загрязнений атмосферы является метод, основанный на поглощении излучения перестраиваемых ИК-лазеров [283, 284] на длинных трассах. К сожалению, флуктуации температуры в атмосфере являются главным источником шума в принимаемом лазерном сигнале. Для измерения концентрации малых составляющих на длинных трассах в атмосфере с высокой чувствительностью разработан метод, получивший название спектроскопии первой производной [285]. Этот метод основан на дифференцировании спектра поглощения по частоте за счет частотной модуляции выходного лазерного излучения. В случае полупроводникового диодного лазера это достигается модуляцией тока в диоде около некоторого стационарного значения. [c.266]

Для увеличения точности В.-о. г. используется ряд методов. Так, напр., флуктуации интерференционных полос из за рэлеевского рассеяния и невзаимные сдвиги фаз за счёт разности интенсивностей встречных волн могут быть уменьшены при использовании источников излучения с широким спектром — полупроводниковых лазеров или суперлюминесцентных диодов. Влияние невзаимных эффектов из-за изменения двойного лучепреломления в волокне при разл. внеш. воздействиях (механич., тепловых, акустических и пр.) может быть ослаблено при использовании одномодовых световодов (см. Волоконная оптика). Т.к. прямое измерение сдвига интерференционной полосы сильно ограничивает точность и динамич. диапазон, в реальных В.-о. г. применяются более сложные методы регистрации, использующие фазовую модуляцию, фазовую компенсацию, гетеродинные методы и т. д. [c.336]

Параметры систем О. л. зависят от характеристик осн. используемых узлов лазера, фотоприёмника, сканирующего устройства, модулятора и т. д. Наиб, широко в О. л. применяются лазеры, генерирующие в ИК-области спектра,— полупроводниковые, твердотельные, газовые. Полупроводниковые лазеры обеспечивают как непрерывный режим (до сотен мВт), так и импульсный (до сотен Вт) в ближней ИК-области спектра (X X 0,8—0,9 мкм). Модуляция полупроводниковых лазеров, как правило, осуществляется током накачки. Иа твердотельных лазеров в О. л. используются лазеры на разл. матрицах, активированных ионами неодима, в частности на основе алюмоиттриевого граната (A, = 1,06 мкм). Лазер на гранате, обладающий низким порогом возбуждения и хорошей теплопроводностью, может работать при больших частотах повторения импульсов, а также и в непрерывном режиме излучения при кпд до 3%. Предпочтительны в О. л. лазеры на двуокиси углерода (СО,-лазеры) с X 10,6 мкм, имеющие большой кпд (- 10%), мощность излучения от единиц Вт до кВт в непрерывном и МВт в импульсном режимах, узкую линию излучения (неск. кГц). [c.433]

Многомодовые ВОЛС имеют принципиальные ограничения по протяжённости и по скорости передачи цифровой информации, определяемые затуханием и ушире-Еием импульсов оптич. сигналов. Последнее обусловлено модовой и хроматич. дисперсиями многомодового оптич. волокна. Использование одномодовых волоконных световодов с малым затуханием (0,2 дБ/км) совместно с полупроводниковыми лазерами, работающими с мин. шириной спектра излучения, позволяет свести к минимуму влияние дисперсии на = 1,3 мкм и передавать цифровую информацию с высокой скоростью и на большие расстояния. [c.442]

В видимой и близко расположенных к ней областях спектр лазерного излучения пытаются расширить путем создания новых эксимерных и диссоциативных газовых лазеров (например, ArFf, Xe lf, XeBrf, dl, Znl, Hgl и т.д.), a также полупроводниковых лазеров и лазеров на красителях. [c.183]

В яоследнее время актуальной проблемой стала синхронизация нескольких лазеров (особенно полупроводниковых). Здесь также возможно успешное использование процессов четырехволнового смешения (рис. 6.6). На рис. 6.6а приведен вариант, когда для исключения нежелательной конкуренции между вторичными лазерами каждый из них имеет свой нелинейный элемент [20]. Если же с помощью дисперсионного резонатора сузить спектр излучения задающего лазера и уравнять оптические длины всех лазеров для снятия ограничений на длину когерентности излучения, то возможно использование только одного общего пассивного обращаю- [c.203]

Одним из неожиданных и еще не до конца понятых эффектов в лазерах на смещении волн оказалось самосвипирование частоты излучения гибридных лазеров на красителях с пассивным обращающим зеркалом. Впервые отмеченное в [10], оно затем было воспроизведено и исследовано в разных вариантах лазеров на красителях [11, 15, 27, 29]. Самосвипирование было получено и в полупроводниковом лазере с внешним резонатором, содержащим ФРК-лазер с петлей накачки [30]. Во всех работах нелинейной средой служил кристалл BaTiOa. Эти работы послужили толчком к тщательному экспериментальному и теоретическому изучению условий невырожденной генерации на смешении волн [29—34]. Очевидна прикладная ценность эффекта, и прежде всего для лазерной спектроскопии сверхвысокого разрещения, так как перестройка спектра накачки возможна с шагом дискретности до 1 Гц в диапазоне свыше 10 Гц. [c.207]

Десять лет тому назад был создан первый квантовый генератор света — лазер. С момента создания первых лазеров работы в области квантовой электроники развернулись в широких масштабах и развивались исключительно быстрыми темпами. Бурное развитие квантовой электроники продолжается и поныне. В результате за короткое время было разработано очень много разных типов лазеров твердотельные лазеры на кристаллах и стеклах, жидкостные лазеры, газовые лазеры (атомные, молекулярные, ионные), полупроводниковые лазеры (инжекционные, с электронным и оптическим возбуждением), лазеры с перестраиваемой частотой, химические лазеры, лазеры на основе вынужденного комбинационного рассеяния и др. Созданы импульсные лазеры и лазеры непрерывного действия, даюпхие когерентное излучение в широком диапазоне длин волн от ультрафиолетового (0,2 мк) до дальнего инфракрасного (538 мк) участков спектра. [c.5]

Вид сигналов в линейном тракте ВОСС выбирают с учетом особенностей оптических элементов. Шумовой характер излучения источников света, как правило, ограничивает применяемые виды модуляции излучателей и в практически используемых системах находит место модуляция по интенсивности [3, 6]. Однако развитие технологии компонентов ВОСС обусловило перспективность применения в оптических системах и когерентных систем связи [32, 42]. Когерентные ВОСС, основанные на модуляции параметров несущей оптической волны, а не интенсивности света, позволяют максимально использовать преимущества оптической связи. В таких системах используются модуляция — демодуляция оптической несущей, оптический гетеродинный прием с оптическим предусилением, оптическое усиление. Передающей средой в когерентных ВОСС является одномодовое ВС, предпочтительно с одной поляризацией излучения особые требования накладываются и на источник излучения — одномодовые полупроводниковые лазеры, ширина спектра излучения которых должна быть мала и стабильна. [c.194]

Точность измерения скорости света определяется в этом случае, во-первых, тем, насколько стабилен данный источник, и, во-вторых, тем, с какой точностью удается измерить частоту и длину волны излучения. Источниками электромагнитного излучения, наиболее удовлетворяющими этим требованиям, являются лазеры. Измерение длины В0Л1ГЫ , основанное на явлении интерференции света, производится с ошибкой, не превышающей величину порядка 10 , Измерение частоты излучения основано на технике нелинейного преобразования частоты. Используемый прибор (например, полупроводниковый диод), приняв синусоидальное колебание некоторой частоты, дает на выходе колебания более высокой частоты — удвоенной, утроенной и т. д. Этот метод с помощью нелинейного элемента излучс1П1Я кратной частоты позволяет измерять частоту излучения лазера и сравнивать его с частотами, измеренным прежде. Согласно результатам изме-рени , в1> пол 1ен ЫМ этим методом в 1972 г., скорость света в вакууме равна (299792456,2 1,1) м/с. Новые методы разработки нелинейных фотодиодов, испо.и.зусмых для смещения частот светового диапазона спектра, позволят в будущем увеличить точность лазерных измерений скорости света. [c.418]

По диапазонам длин волн (в порядке убывания) или частот (в порядке возрастав..я) выделяют радиоспектроскопию, микроволновую спектроскопию, суб-миллиметровую спектроскопию, инфракрасную спектроскопию, оптическую спектроскопию (включающую ближнюю ИК-, видимую и частично УФ-области спектра и выделенную гл. обр. по прозрачности оптнч. материалов — стекла, кварца и др.), ультрафиолетовую спектроскопию, рентгеновскую спектроскопию. По характеру взаимодействия излучения с веществом С. подразделяют на линейную (обычную) С. и нелинейную спектроскопию, к-рая возникла благодаря применению лазеров для возбуждения спектров. Применение перестраиваемых лазеров на растворах красителей и полупроводниковых диодных лазеров, а также использование электронных цифровых методов регистрации спектров позволили достичь очень высокого спектрального разрешения и высокой точности спектральных измерений. [c.625]

Заслуги советских ученых в деле развития квантовой электроники, а также вклад американских ученых были отмечены Нобелевской премией. Ее получили в 1964 году Н. Г. Басов, А. М. Прохоров и-Ч. Таунс. С этого момента началось бурное развитие лазеров и приборов, основанных на их использовании. Было получено стимулированное излучение от многих материалов — твердотельных, газовых, жидких, полупроводниковых. Диапазон излучения стал захватывать широкий участок спектра от крайнего ультрафиолета до дальней инфракрасной области, а в последние годы получено стимулированное излучение, лежащее в рентгеновском диапазоне. Поскольку стимулированное излучение отличается от теплового монохроматичностью, узконаправленностью, высокой спектральной яркостью и когерентностью, то его стали использовать для построения целого ряда приборов, предназначенных сначала для проведения экспериментальных исследований, а затем для лазерной технологии. Эти приборы способствовали развитию новых научных направлений, таких как лазерная интерферометрия, интроскопия, безлинзовая оптика, голография, термоядерный синтез. [c.5]

Измерение температуры полупроводниковой пластинки путем регистрации спектров отражения или пропускания света удобнее всего проводить в области края собственного поглощения. Для слаболегированных кристаллов наиболее существенные температурные изменения в регистрируемых спектрах происходят именно в этой области. Зарегистрировав спектр Т[ ) или Я(Л), можно рассчитать коэффициент поглощения (Л) и определить ширину запрещенной зоны кристалла, связанную с температурой известным образом. Оптическая схема включает перестраиваемый по спектру источник излучения (например, лазер на красителях или нелазерный источник сплошного спектра и монохроматор). [c.114]

В лабораторных условиях для новейших низкопоглощаю-щих, не содержащих свинца пленок с просветляющими покрытиями, при работе с полупроводниковыми инжекционными лазерами на длине волны 1 = 800 нм были получены очень высокие коэффициенты пропускания ЛИН. поляр — более 65% при оптимизированной толщине (ПКМ при этом составлял 230°). Эти пленки относят к классу пленок с большим периодом решетки (БПР), в которых период решетки увеличивается пропорционально увеличению содержания висмута. Возможны методы дальнейшего увеличения периода решетки и увеличения содержания висмута, приводящие к дальнейшему увеличению Гг, ЛИН. поляр до значений, превышающих 95% в ближней ИК области лазерного излучения, 90% для линии спектра Ма в 589 нм и 60% для зеленой линии в 546 нм. Эти планируемые к использованию составы пленок относят к классу материалов с очень большим периодом решетки (ОБПР) (рис. 1.12) [19]. Последние работы по ионной имплантации открыли пути к увеличению анизотропии, так что можно надеяться, что низкие переключающие поля все же будут достигнуты [20]. [c.30]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...