optoelectronic နည်းပညာ အလျင်အမြန် တိုးတက်လာခြင်းနှင့်အတူ၊ semiconductor laser များသည် ၎င်းတို့၏ မြင့်မားသော စွမ်းဆောင်ရည်၊ ကျစ်လစ်သော အရွယ်အစားနှင့် modulation လုပ်ရလွယ်ကူမှုကြောင့် ဆက်သွယ်ရေး၊ ဆေးပညာ၊ စက်မှုလုပ်ငန်းဆိုင်ရာ လုပ်ငန်းစဉ်များနှင့် LiDAR ကဲ့သို့သော နယ်ပယ်အမျိုးမျိုးတွင် တွင်ကျယ်စွာ အသုံးပြုလာကြသည်။ ဤနည်းပညာ၏ အဓိကအချက်မှာ အလွန်အရေးကြီးသော အခန်းကဏ္ဍမှ ပါဝင်သည့် gain medium ဖြစ်သည်။ ၎င်းသည်"စွမ်းအင်အရင်းအမြစ်"၎င်းသည် လှုံ့ဆော်ပေးသော ထုတ်လွှတ်မှုနှင့် လေဆာထုတ်လုပ်မှုကို ဖြစ်ပေါ်စေပြီး၊ လေဆာကို ဆုံးဖြတ်ပေးသည်။'၏ စွမ်းဆောင်ရည်၊ လှိုင်းအလျား နှင့် အသုံးချမှု အလားအလာ။
၁။ Gain Medium ဆိုတာ ဘာလဲ။
အမည်က ညွှန်ပြသည့်အတိုင်း၊ gain medium သည် optical amplification ကို ပေးစွမ်းသည့် ပစ္စည်းတစ်ခုဖြစ်သည်။ ပြင်ပစွမ်းအင်အရင်းအမြစ်များ (ဥပမာ electrical injection သို့မဟုတ် optical pumping) မှ လှုံ့ဆော်သောအခါ၊ ၎င်းသည် လှုံ့ဆော်ပေးသော emission ယန္တရားမှတစ်ဆင့် အလင်းကို ချဲ့ထွင်ပေးပြီး laser output ကို ဖြစ်ပေါ်စေပါသည်။
တစ်ပိုင်းလျှပ်ကာလေဆာများတွင်၊ gain medium ကို PN junction ရှိ active region ဖြင့် ဖွဲ့စည်းထားပြီး၊ ၎င်း၏ ပစ္စည်းဖွဲ့စည်းမှု၊ ဖွဲ့စည်းပုံနှင့် doping နည်းလမ်းများသည် threshold current၊ emission wavelength၊ efficiency နှင့် thermal ဝိသေသလက္ခဏာများကဲ့သို့သော အဓိက parameters များကို တိုက်ရိုက်အကျိုးသက်ရောက်စေသည်။
၂။ တစ်ပိုင်းလျှပ်ကူးပစ္စည်းလေဆာများတွင် အဖြစ်များသော အမြတ်ပစ္စည်းများ
III-V ဒြပ်ပေါင်း တစ်ပိုင်းလျှပ်ကူးပစ္စည်းများသည် အသုံးအများဆုံး gain ပစ္စည်းများဖြစ်သည်။ ပုံမှန်ဥပမာများတွင် အောက်ပါတို့ပါဝင်သည်-
၁GaAs (ဂယ်လီယမ် အာဆင်းနိုက်)
၈၅၀ တွင် ထုတ်လွှတ်သော လေဆာများအတွက် သင့်လျော်သည်–980 nm အကွာအဝေးကို optical ဆက်သွယ်ရေးနှင့် laser printing တွင် ကျယ်ကျယ်ပြန့်ပြန့် အသုံးပြုကြသည်။
၂InP (အင်ဒီယမ်ဖော့စဖိတ်)
1.3 µm နှင့် 1.55 µm bands များတွင် ထုတ်လွှတ်ရန်အတွက် အသုံးပြုပြီး fiber-optic ဆက်သွယ်ရေးအတွက် အရေးပါပါသည်။
၃InGaAsP / AlGaAs / InGaN
၎င်းတို့၏ ဖွဲ့စည်းမှုများကို မတူညီသော လှိုင်းအလျားများ ရရှိရန် ချိန်ညှိနိုင်ပြီး၊ ချိန်ညှိနိုင်သော လှိုင်းအလျား လေဆာ ဒီဇိုင်းများအတွက် အခြေခံကို ဖွဲ့စည်းပေးသည်။
ဤပစ္စည်းများသည် ယေဘုယျအားဖြင့် direct bandgap ဖွဲ့စည်းပုံများ ပါရှိသောကြောင့် photon emission နှင့် electron-hole recombination တွင် အလွန်အမင်းထိရောက်မှုရှိစေပြီး semiconductor laser gain medium တွင်အသုံးပြုရန် အကောင်းဆုံးဖြစ်သည်။
၃။ အမြတ်ဖွဲ့စည်းပုံများ၏ ဆင့်ကဲဖြစ်စဉ်
ထုတ်လုပ်မှုနည်းပညာများ တိုးတက်လာသည်နှင့်အမျှ၊ semiconductor laser များရှိ gain structure များသည် အစောပိုင်း homojunctions မှ heterojunctions အထိ၊ ထို့နောက် အဆင့်မြင့် quantum well နှင့် quantum dot configurations အထိ တိုးတက်ပြောင်းလဲလာခဲ့သည်။
၁Heterojunction Gain Medium
bandgaps အမျိုးမျိုးနှင့် semiconductor ပစ္စည်းများကို ပေါင်းစပ်ခြင်းဖြင့် carriers နှင့် photons များကို သတ်မှတ်ထားသော ဒေသများတွင် ထိရောက်စွာ ကန့်သတ်ထားနိုင်ပြီး gain efficiency ကို မြှင့်တင်ပေးကာ threshold current ကို လျှော့ချပေးပါသည်။
၂ကွမ်တမ်တွင်းဖွဲ့စည်းပုံများ
တက်ကြွသောဒေသ၏အထူကို နာနိုမီတာစကေးအထိ လျှော့ချခြင်းဖြင့် အီလက်ထရွန်များကို နှစ်ဖက်မြင်ပုံစံဖြင့် ကန့်သတ်ထားပြီး ရောင်ခြည်ပေါင်းစပ်မှုစွမ်းဆောင်ရည်ကို သိသိသာသာ မြှင့်တင်ပေးပါသည်။ ၎င်းသည် လျှပ်စီးကြောင်းနိမ့်ပြီး အပူချိန်တည်ငြိမ်မှု ပိုမိုကောင်းမွန်သော လေဆာများကို ရရှိစေပါသည်။
၃ကွမ်တမ်အစက်ဖွဲ့စည်းပုံများ
ကိုယ်တိုင်စုစည်းခြင်းနည်းပညာများကို အသုံးပြုခြင်းဖြင့် သုည-အတိုင်းအတာရှိသော နာနိုဖွဲ့စည်းပုံများကို ဖွဲ့စည်းထားပြီး ထက်မြက်သော စွမ်းအင်အဆင့်ဖြန့်ဖြူးမှုကို ပေးစွမ်းသည်။ ဤဖွဲ့စည်းပုံများသည် မြှင့်တင်ထားသော gain ဝိသေသလက္ခဏာများနှင့် wavelength တည်ငြိမ်မှုကို ပေးစွမ်းပြီး နောက်မျိုးဆက် မြင့်မားသောစွမ်းဆောင်ရည်ရှိသော semiconductor laser များအတွက် သုတေသနအချက်အချာနေရာတစ်ခု ဖြစ်စေသည်။
၄။ Gain Medium က ဘာကို ဆုံးဖြတ်သလဲ။
၁ထုတ်လွှတ်မှုလှိုင်းအလျား
ပစ္စည်းရဲ့ bandgap က လေဆာကို ဆုံးဖြတ်ပေးပါတယ်'s လှိုင်းအလျား။ ဥပမာအားဖြင့်၊ InGaAs သည် အနီအောက်ရောင်ခြည်အနီးလေဆာများအတွက် သင့်လျော်ပြီး InGaN ကို အပြာရောင် သို့မဟုတ် ခရမ်းရောင်လေဆာများအတွက် အသုံးပြုသည်။
၂ထိရောက်မှုနှင့် ပါဝါ
သယ်ဆောင်သူ ရွေ့လျားနိုင်မှုနှင့် ရောင်ခြည်မဟုတ်သော ပြန်လည်ပေါင်းစပ်မှုနှုန်းထားများသည် optical-to-electrical conversion efficiency ကို သက်ရောက်မှုရှိသည်။
၃အပူစွမ်းဆောင်ရည်
မတူညီသောပစ္စည်းများသည် အပူချိန်ပြောင်းလဲမှုများကို မတူညီသောနည်းလမ်းများဖြင့် တုံ့ပြန်ကြပြီး စက်မှုလုပ်ငန်းနှင့် စစ်ဘက်ပတ်ဝန်းကျင်များတွင် လေဆာ၏ယုံကြည်စိတ်ချရမှုကို လွှမ်းမိုးသည်။
၄မော်ဂျူလာ တုံ့ပြန်မှု
gain medium သည် laser ကို လွှမ်းမိုးသည်'မြန်နှုန်းမြင့် ဆက်သွယ်ရေး အသုံးချမှုများတွင် အလွန်အရေးကြီးသော တုံ့ပြန်မှုအမြန်နှုန်း။
၅။ နိဂုံးချုပ်
တစ်ပိုင်းလျှပ်ကူးပစ္စည်းလေဆာများ၏ ရှုပ်ထွေးသောဖွဲ့စည်းပုံတွင်၊ gain medium သည် ၎င်း၏ "နှလုံးသား" အမှန်ပင်ဖြစ်သည်—လေဆာထုတ်လုပ်ရန်အတွက်သာမက ၎င်း၏သက်တမ်း၊ တည်ငြိမ်မှုနှင့် အသုံးချမှုအခြေအနေများကိုပါ လွှမ်းမိုးရန် တာဝန်ရှိပါသည်။ ပစ္စည်းရွေးချယ်မှုမှသည် ဖွဲ့စည်းပုံဒီဇိုင်းအထိ၊ မက်ခရိုစကုပ်စွမ်းဆောင်ရည်မှသည် အဏုကြည့်ယန္တရားများအထိ၊ gain medium ရှိ တိုးတက်မှုတိုင်းသည် လေဆာနည်းပညာကို ပိုမိုကောင်းမွန်သောစွမ်းဆောင်ရည်၊ ပိုမိုကျယ်ပြန့်သောအသုံးချမှုများနှင့် ပိုမိုနက်ရှိုင်းသောစူးစမ်းလေ့လာမှုများဆီသို့ မောင်းနှင်နေပါသည်။
ပစ္စည်းသိပ္ပံနှင့် နာနိုထုတ်လုပ်မှုနည်းပညာတို့တွင် ဆက်လက်တိုးတက်မှုများနှင့်အတူ၊ အနာဂတ် gain medium သည် ပိုမိုမြင့်မားသောတောက်ပမှု၊ ပိုမိုကျယ်ပြန့်သော wavelength coverage နှင့် ပိုမိုစမတ်ကျသော laser solution များကို ယူဆောင်လာရန် မျှော်လင့်ရသည်။—သိပ္ပံ၊ စက်မှုလုပ်ငန်းနှင့် လူ့အဖွဲ့အစည်းအတွက် အခွင့်အလမ်းများ ပိုမိုဖွင့်လှစ်ပေးခြင်း။
ပို့စ်တင်ချိန်: ၂၀၂၅ ခုနှစ်၊ ဇူလိုင်လ ၁၇ ရက်