Optoelektronika teknologiaren aurrerapen azkarrarekin, erdieroale laserrak asko erabili dira hainbat arlotan, hala nola telekomunikazioetan, medikuntzan, industria prozesamenduan eta LiDAR-en, duten eraginkortasun handiari, tamaina trinkoari eta modulazio erraztasunari esker. Teknologia honen muinean irabazi-euskarria dago, eta funtsezko zeregina betetzen du. Honela balio du:"energia iturri"emisio estimulatua eta laser sorrera ahalbidetzen dituena, laserra zehaztuz'ren errendimendua, uhin-luzera eta aplikazio-potentziala.
1. Zer da irabazi-euskarri bat?
Izenak dioen bezala, irabazi-euskarria anplifikazio optikoa ematen duen materiala da. Kanpoko energia-iturriek (injekzio elektrikoa edo ponpaketa optikoa, adibidez) kitzikatzen dutenean, argi intzidentea anplifikatzen du emisio estimulatuaren mekanismoaren bidez, laser irteera sortuz.
Laser erdieroaleetan, irabazi-euskarria normalean PN junturan dagoen eskualde aktiboak osatzen du, eta horren materialaren konposizioak, egiturak eta dopatze-metodoek zuzenean eragiten diete parametro gakoei, hala nola atalase-korrontea, igorpen-uhin-luzera, eraginkortasuna eta ezaugarri termikoak.
2. Erdieroaleen laserretako irabazi-material arruntak
III-V konposatu erdieroaleak dira irabazi-material erabilienak. Adibide tipikoak hauek dira:
1.GaAs (Galio Arsenuroa)
850ean igortzen duten laserretarako egokia–980 nm-ko tartea, komunikazio optikoetan eta laser inprimaketan oso erabilia.
②InP (Indio Fosfuroa)
1,3 µm eta 1,55 µm bandetan igorpenerako erabiltzen da, zuntz optikozko komunikazioetarako ezinbestekoa.
③InGaAsP / AlGaAs / InGaN
Haien konposizioak uhin-luzera desberdinak lortzeko doi daitezke, eta horrek uhin-luzera sintonizagarriko laser diseinuen oinarria osatzen du.
Material hauek normalean banda-tarte zuzeneko egiturak dituzte, eta horrek oso eraginkorrak bihurtzen ditu elektroi-zulo birkonbinazioan fotoi-igorpenarekin, eta aproposak dira erdieroaleen laser irabazi-inguruneetan erabiltzeko.
3. Irabazi-egituren bilakaera
Fabrikazio-teknologiak aurrera egin ahala, erdieroaleen laserretako irabazi-egiturak hasierako homojunturatik heterojunturara eboluzionatu dute, eta are gehiago, putzu kuantiko eta puntu kuantikoen konfigurazio aurreratuetara.
1.Heterojuntura-irabazi ertaina
Banda-tarte desberdinak dituzten erdieroale materialak konbinatuz, eramaileak eta fotoiak eraginkortasunez mugatu daitezke eskualde zehatzetan, irabazi-eraginkortasuna hobetuz eta atalase-korrontea murriztuz.
②Putzu kuantikoen egiturak
Eskualde aktiboaren lodiera nanometro eskalara murriztuz, elektroiak bi dimentsiotan konfinatzen dira, eta horrek erradiazio-berkonbinazioaren eraginkortasuna nabarmen handitzen du. Horren ondorioz, atalase-korronte baxuagoak eta egonkortasun termiko hobea dituzten laserrak lortzen dira.
③Puntu kuantikoen egiturak
Auto-muntaketa teknikak erabiliz, zero dimentsioko nanoegiturak sortzen dira, energia-mailaren banaketa zorrotzak emanez. Egitura hauek irabazi-ezaugarri hobetuak eta uhin-luzeraren egonkortasuna eskaintzen dituzte, eta horrek hurrengo belaunaldiko errendimendu handiko erdieroaleen laserren ikerketa-gune bihurtzen ditu.
4. Zer zehazten du irabazi-euskarriak?
1.Igorpen uhin-luzera
Materialaren banda-tarteak laserra zehazten du's uhin-luzera. Adibidez, InGaAs egokia da infragorri hurbileko laserretarako, eta InGaN, berriz, laser urdin edo bioletetarako.
②Eraginkortasuna eta potentzia
Eramaileen mugikortasunak eta birkonbinazio ez-erradiatiboak eragina dute optiko-elektriko bihurketa-eraginkortasunean.
③Errendimendu termikoa
Material ezberdinek modu askotan erantzuten diete tenperatura aldaketei, eta horrek eragina du laserraren fidagarritasunean ingurune industrial eta militarretan.
④Modulazio Erantzuna
Irabazi-inguruneak laserrari eragiten dio's erantzun-abiadura, eta hori funtsezkoa da abiadura handiko komunikazio-aplikazioetan.
5. Ondorioa
Laser erdieroaleen egitura konplexuan, irabazi-euskarria da benetan haren "bihotza".—ez da laserra sortzeaz bakarrik arduratzen, baita bere bizitza-iraupena, egonkortasuna eta aplikazio-eszenatokiak eragiteaz ere. Materialen hautaketatik hasi eta egitura-diseinuraino, errendimendu makroskopikotik hasi eta mekanismo mikroskopikoetaraino, irabazi-euskarrian izandako aurrerapen guztiek laser-teknologia errendimendu handiagoa, aplikazio zabalagoak eta esplorazio sakonagoa bultzatzen dute.
Materialen zientzian eta nanofabrikazio teknologian etengabeko aurrerapenekin, etorkizuneko irabazi-euskarriek distira handiagoa, uhin-luzera estaldura zabalagoa eta laser irtenbide adimentsuagoak ekarriko dituztela espero da.—zientziarentzat, industriarentzat eta gizartearentzat aukera gehiago irekiz.
Argitaratze data: 2025eko uztailak 17