Laserová dioda: Porovnání verzí

 

'''Laserová dioda''' nebo též '''polovodičový laser''' je [[polovodič]]ová [[dioda]], na jejímž [[přechod P-N|PN přechodu]] dochází k přeměně elektrické energie na [[světlo]]. Na rozdíl od [[LED]] diod se generuje světlo odpovídající svými vlastnostmi světlu [[laser]]u, tj. má výrazně užší spektrum (je výrazně [[Monochromatické záření|monochromatické]]), je [[Koherence (vlnění)|koherentní]] atp.).

 

== Struktura a materiály ==

Velmi důležitým parametrem, který určuje vlastnosti diody je materiál, z něhož je vyrobena. Pravděpodobnost zářivé rekombinace (ať už se jedná o spontánní nebo stimulovanou emisi) je mnohonásobně větší pro polovodiče s tzv. přímým přechodem (kde minimum vodivostního pásu je při stejném vlnovém čísle jako maximum pásu valenčního). Do této kategorie spadají polovodičové sloučeniny, např. Galium arsenid, Indium fosfid, Galium antimonid nebo Galium nitrid. Naopak jednoprvkové polovodiče jako křemík nebo germanium jsou polovodiče s tzv. nepřímým přechodem (kde jsou minima a maxima příslušných energetických pásů vzájemně posunuta), u nichž je pravděpodobnost zářivé rekombinace malá.

 

 

=== DH lasery ===

V DH laserech (z anglického Double Heterostructure, tedy dvojí heteropřechod) je přechod z materiálu s užším zakázaným pásem obklopen dvěma vrstvami materiálu se širším zakázaným pásem (Obr. 2). Běžně používanou kombinací je GaAs s Al_xGa_(1-x)As. Výhodou DH laseru je, že aktivní oblast je soustředěna do tenké střední vrstvy, obklopené velkými potenciálovými bariérami, čímž se zesilování záření účastní více párů elektron-díra, které se „neroztékají“ do okolních vrstev. Navíc se díky „vhodným“ [[Index lomu|indexům lomu]] odráží světlo od heteropřechodů zpět do aktivní oblasti. Účinnost těchto laserů se pohybuje okolo 75 %.

 

=== QW lasery ===

QW lasery (z anglického Quantum well, kvantová jáma) jsou speciálním případem DH laserů, kdy prostřední vrstva lišící se materiálem od ostatních vrstev je tak tenká, že spolu s okolními vrstvami tvoří pravoúhlou [[Potenciálová jáma#Kvantová mechanika|potenciálovou jámu]], v níž mohou elektrony nabývat pouze určitých diskrétních hodnot energií. Běžná tloušťka vnitřní vrstvy je okolo 10 nm, což zapříčiňuje velmi úzkou spektrální charakteristiku. Další výhodou je nižší teplotní závislost prahového proudu a jeho celkově nižší hodnota (desetiny až několik málo desítek mA). Pro lepší omezení světla v aktivní oblasti se používá dalších dvou vrstev s nižším indexem lomu, jež obklopují dosavadní tři vrstvy (tzv. SCH, Separate Confinement Heterostructure, Obr. 3). Účinnost dosahuje hodnot vyšších než 80 %.

 

 

=== VCSEL ===

Na rozdíl od hranově vyzařujících laserů (vyzařují paprsek rovnoběžný s aktivní vrstvou), vyzařují VCSEL (Vertical-Cavity Surface-Emitting Lasers) kolmo k rovině aktivní vrstvy (Obr. 4). Jelikož vyzařují z horní části čipu, je možné je testovat již na čipové „oplatce“, což snižuje náklady na výrobu. Dalšími výhodami tohoto uspořádání je menší rozbíhavost vycházejícího paprsku (~10 ˚ oproti ~30 ˚ u hranově vyzařujících laserů). Vysoká odrazivost Braggových zrcadel (mřížek) snižuje hodnotu prahového proudu, na druhou stranu klesá i vyzařovaný výkon. Účinnost těchto laserů je okolo 80%.

 

# [http://www.mudrjansnajdr.cz/diodovy-laser-ve-stomatologii/ Diodový laser ve stomatologii]

# [http://fyzika.upol.cz/cs/system/files/download/vujtek/texty/ltp1_4prez.pdf Laserové technologie v praxi]

 

[[Kategorie:Zdroje světla]]