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Types de diodes laser

Types de diodes laser

Il existe plusieurs types de diodes laser. Chaque type de diode laser a ses propres caractéristiques et est utilisé pour différentes applications.

Il existe deux grandes catégories de diodes laser qui peuvent être utilisées - l'une génère l'émission de lumière elle-même, tandis que l'autre utilise une source externe.


Catégories principales de diode laser

Il existe deux grandes catégories de diodes laser à semi-conducteurs. Ils fonctionnent de manière assez différente, bien que bon nombre des concepts utilisés en leur sein soient très similaires.

  • Diode laser d'injection: La diode laser à injection, ILD, a de nombreux facteurs en commun avec les diodes électroluminescentes. Ils sont fabriqués selon des procédés très similaires. La principale différence est que les diodes laser sont fabriquées avec un long canal étroit avec des extrémités réfléchissantes. Cela agit comme un guide d'ondes pour la lumière.

    En fonctionnement, le courant circule à travers la jonction PN et la lumière est générée en utilisant le même processus qui génère de la lumière dans une diode électroluminescente. Cependant, la lumière est confinée dans le guide d'ondes formé dans la diode elle-même. Ici, la lumière est réfléchie puis amplifiée à la suite d'une émission stimulée avant de sortir par une extrémité de la diode laser en tant que faisceau externe.

  • Laser à semi-conducteur à pompage optique: Laser à semi-conducteur à pompage optique, OPSL utilise une puce semi-conductrice III-V comme base. Ceci agit comme un milieu de gain optique, et un autre laser qui peut être un ILD est utilisé comme source de pompe. Le gain optique est fourni par émission stimulée. L'approche OPSL offre plusieurs avantages, en particulier dans la sélection de la longueur d'onde et l'absence d'interférence des structures d'électrodes internes.

Principaux types de diodes laser

Certains des principaux types de diodes laser comprennent les types suivants:

  • Diode laser à double hétérostructure: La diode laser à double hétérojonction est constituée en prenant en sandwich une couche d'un matériau à faible bande interdite avec une couche de chaque côté de couches à bande interdite élevée. Cela rend les deux hétérojonctions car les matériaux eux-mêmes sont différents et pas seulement le même matériau avec différents types de dopage. Les matériaux courants pour la diode laser à double hétérojonction sont l'arséniure de gallium, GaAs et l'arséniure d'aluminium et de gallium, AlGaAs.

    L'avantage de la diode laser à double hétérojonction par rapport aux autres types est que les trous et les électrons sont confinés à la fine couche médiane qui sert de région active. En contenant plus efficacement les électrons et les trous dans cette zone, davantage de paires électron-trou sont disponibles pour le processus d'amplification optique laser. De plus, le changement de matériau au niveau de l'hétérojonction aide à contenir la lumière dans la région active, offrant un avantage supplémentaire.

  • Diode laser à puits quantique: La diode laser à puits quantique utilise une couche intermédiaire très fine - cela agit comme un puits quantique où la composante verticale de la fonction d'onde électronique est quantifiée. Comme le puits quantique a un bord abrupt, cela concentre les électrons dans des états d'énergie qui contribuent à l'action du laser, ce qui augmente l'efficacité du système.

    En plus des diodes laser à puits quantique uniques, il existe également plusieurs diodes laser à puits quantiques. La présence de plusieurs puits quantiques améliore le chevauchement entre la région de gain et le mode guide d'ondes optique.

  • Diode laser en cascade quantique: Il s'agit d'une forme de diode laser à hétérojonction dont la différence entre les niveaux d'énergie du puits est utilisée pour fournir la génération de lumière laser. Cela permet à la diode laser de générer une lumière de longueur d'onde relativement longue - la longueur d'onde réelle peut être ajustée pendant la fabrication en modifiant l'épaisseur de la couche de diode laser.
  • Diode laser à hétérostructure à confinement séparé: Cette forme de diode laser a été largement utilisée pour la majorité des diodes laser depuis les années 1990. La diode laser de confinement séparée surmonte le problème que dans de nombreuses autres formes de diode laser, la couche laser mince est trop mince pour confiner efficacement la lumière. Cette diode laser résout le problème en ajoutant deux autres couches avec un indice de réfraction inférieur à l'extérieur de celles existantes. Cela confine efficacement la lumière à l'intérieur de la diode.
  • Diode laser à rétroaction distribuée: Les diodes laser à rétroaction distribuée, DFB, sont utilisées dans des formes de télécommunications ou de transmission de données utilisant des systèmes optiques. Ici, la longueur d'onde de la diode laser est importante, mais les diodes laser ne sont pas particulièrement stables à cet égard avec une longueur d'onde variant avec la température, la tension, le vieillissement, etc. Un réseau de diffraction est gravé à proximité de la jonction pn de la diode pour aider à stabiliser la longueur d'onde du signal lumineux généré, ce réseau agit comme un filtre optique amenant une seule longueur d'onde à être renvoyée vers la région de gain. Le pas du réseau est réglé lors de la fabrication, et cela ne varie que légèrement avec la température.
  • VCSEL: Cette forme de diode laser est une diode laser à émission de surface à cavité verticale.Il s'agit d'une forme de laser à émission de surface et émet le rayonnement laser dans une direction perpendiculaire à la plaquette, délivrant quelques milliwatts avec une qualité de faisceau élevée.
  • Diode laser à cavité externe: Les lasers à cavité externe contiennent une diode laser comme milieu de gain uniquement d'une cavité laser plus longue. Ces lasers sont souvent accordables en longueur d'onde et ils présentent une faible largeur de raie spectrale d'émission.
  • VECSEL: Le VECSEL est une diode laser à émission de surface à cavité externe verticale. Il s'agit d'une forme de laser à semi-conducteur à cavité externe à émission de surface à pompage optique, capable de générer des puissances de sortie de plusieurs watts avec une excellente qualité de faisceau, même en mode verrouillé.

Il existe de nombreux types de diodes laser. Chaque type de diode laser a ses propres caractéristiques et en choisissant le bon type de diode laser pour l'application donnée, les bonnes performances peuvent être obtenues.


Voir la vidéo: LDM-4980 Series Laser Diode Mount Setup (Décembre 2020).