1. Halvledarmaterial:
* Kärnan i en halvledarlaser är ett halvledarmaterial, vanligtvis en förening som galliumarsenid (GAAS) eller indiumfosfid (INP).
* Dessa material har en unik bandstruktur där elektroner kan existera i två energinivåer:valensbandet (lägre energi) och ledningsbandet (högre energi).
2. Pumpning:
* För att skapa laserljus måste elektroner vara upphetsade till ledningsbandet. Detta uppnås genom pumping halvledarmaterialet med energi.
* Pumpning kan göras med olika metoder:
* Elektrisk pumpning: Tillämpa en elektrisk ström på halvledarmaterialet.
* optisk pumpning: Belysande materialet med ljus av en högre energi.
3. Befolkningsinversion:
* När elektroner är glada över ledningsbandet kan de falla tillbaka till valensbandet och släppa energi i form av ljus.
* För att uppnå laseråtgärder, ett tillstånd som kallas befolkningsinversion är avgörande. Detta innebär att ha fler elektroner i det upphetsade tillståndet (ledningsband) än i marktillståndet (valensband).
4. Stimulerat utsläpp:
* När befolkningsinversionen har uppnåtts kan en foton (ljuspartikel) med rätt energi interagera med en upphetsad elektron, vilket gör att den släpper tillbaka till valensbandet och avger en annan foton med samma energi och fas.
* Detta kallas stimulerat emission . Denna utsända foton kan i sin tur stimulera andra upphetsade elektroner att avge fotoner, vilket leder till en kaskad av identiska fotoner.
5. Optisk hålrum:
* För att skapa en laserstråle är halvledarmaterialet inneslutet i en optisk hålighet .
* Denna kavitet består av två speglar, en mycket reflekterande och en delvis reflekterande.
* De utsända fotonerna studsar fram och tillbaka mellan speglarna, vilket ökar ljusets intensitet.
* Den delvis reflekterande spegeln tillåter en del av ljuset att fly och bildar laserstrålen.
6. Laserljus:
* Ljuset som släpps ut från en halvledarlaser är mycket sammanhängande (alla fotoner har samma frekvens och fas) och monokromatisk (alla fotoner har samma våglängd).
* Detta gör det användbart i ett brett utbud av applikationer, såsom optisk kommunikation, laserpekare, streckkodskannrar och laserkirurgi.
Sammanfattningsvis:
Principen för en halvledarlaser innebär att skapa en befolkningsinversion i ett halvledarmaterial, med hjälp av stimulerat emission för att förstärka ljus och sedan begränsa ljuset i ett optiskt kavitet för att producera ett sammanhängande och monokromatisk laserstråle.
