Miaraka amin'ny fandrosoan'ny teknolojia optoelektronika haingana, ny laser semiconductor dia nanjary nampiasaina betsaka tamin'ny sehatra isan-karazany toy ny fifandraisan-davitra, fitsaboana, fanodinana indostrialy, ary LiDAR, noho ny fahombiazany avo lenta, ny habeny kely, ary ny fahamoran'ny modulation. Ao amin'ny fotony amin'ity teknolojia ity no misy ny gain medium, izay mitana anjara toerana tena ilaina. Izy io no miasa ho toy ny"loharanon-kery"izay ahafahana mamoaka taratra sy mamokatra laser, mamaritra ny laser'ny fahombiazan'ny, ny halavan'ny onjam-peo, ary ny mety ho fampiharana.
1. Inona no atao hoe Gain Medium?
Araka ny anarany, ny "gain medium" dia fitaovana iray izay manome fanamafisana optika. Rehefa voahetsehan'ny loharanon-kery ivelany (toy ny tsindrona elektrika na ny paompy optika), dia mampitombo ny hazavana miditra amin'ny alàlan'ny mekanisma famoahana taratra, izay mitarika ho amin'ny famoahana laser.
Ao amin'ny laser semiconductor, ny fitaovana gain dia mazàna ahitana ny faritra mavitrika eo amin'ny PN junction, izay ny firafitry ny fitaovana, ny rafitra ary ny fomba fampidirana azy dia misy fiantraikany mivantana amin'ny masontsivana fototra toy ny threshold current, ny halavan'ny onjam-peo, ny fahombiazana ary ny toetran'ny hafanana.
2. Akora Fahazoana Fahita amin'ny Laser Semiconductor
Ny semiconductors III-V compound no fitaovana gain ampiasaina matetika indrindra. Ireto misy ohatra mahazatra:
①GaAs (Gallium Arsenide)
Mety amin'ny laser mamoaka ao amin'ny 850–980 nm ny elanelam-potoana, ampiasaina betsaka amin'ny fifandraisana optika sy ny fanontana laser.
2InP (Indium Phosphide)
Ampiasaina amin'ny famoahana herinaratra amin'ny tarika 1.3 µm sy 1.55 µm, tena ilaina amin'ny fifandraisana amin'ny fibre optika.
3InGaAsP / AlGaAs / InGaN
Azo amboarina ny firafitry ny taratra laser mba hahazoana halavan'ny onjam-peo samihafa, ka izany no fototry ny famolavolana laser azo amboarina araka ny halavan'ny onjam-peo.
Ireo fitaovana ireo dia mazàna manana rafitra elanelana mivantana, ka mahatonga azy ireo ho tena mahomby amin'ny fampifangaroana lavaka elektrôna sy ny famoahana fotona, izay mety tsara ampiasaina amin'ny fitaovana semiconductor laser gain.
3. Fivoaran'ny Rafitra Fahazoana Tombony
Rehefa nandroso ny teknolojia fanamboarana, dia nivoatra avy amin'ny homojunctions voalohany ka hatramin'ny heterojunctions ny rafitra gain ao amin'ny lasers semiconductor, ary avy eo dia nivoatra ho amin'ny quantum well sy quantum dot configurations mandroso.
①Heterojunction Gain Medium
Amin'ny alalan'ny fampifangaroana ireo fitaovana semiconductor miaraka amin'ny elanelan'ny tarika samihafa, dia azo ferana tsara any amin'ny faritra voatondro ireo mpitatitra sy ireo fotona, ka mampitombo ny fahombiazan'ny gain ary mampihena ny courant ambangovangony.
2Rafitra lavadrano kuantum
Amin'ny fampihenana ny hatevin'ny faritra mavitrika ho amin'ny ambaratonga nanometra, dia voafetra amin'ny refy roa ny elektrôna, ka mampitombo be ny fahombiazan'ny famerenana amin'ny laoniny ny taratra. Izany dia miteraka laser manana fikorianan-drivotra ambany kokoa sy fahamarinan-toerana mafana tsara kokoa.
3Rafitra teboka kuantum
Amin'ny fampiasana teknika fanangonana tena, dia miforona ireo rafitra nano tsy misy refy, izay manome fizarana angovo maranitra. Ireo rafitra ireo dia manolotra toetra mampiavaka ny gain sy ny fahamarinan'ny halavan'ny onjam-peo, ka mahatonga azy ireo ho toerana fikarohana ho an'ny laser semiconductor avo lenta taranaka manaraka.
4. Inona no faritan'ny Gain Medium?
①Halavan'ny onjam-pamoahana
Ny elanelan'ny tarika (bandgap) amin'ny fitaovana no mamaritra ny laser'halavan'ny onjam-peo. Ohatra, ny InGaAs dia mety amin'ny laser akaiky-infrared, raha ny InGaN kosa dia ampiasaina amin'ny laser manga na volomparasy.
2Fahombiazana & Hery
Ny fivezivezen'ny mpitatitra sy ny tahan'ny fampifangaroana tsy amin'ny taratra dia misy fiantraikany amin'ny fahombiazan'ny fiovam-po optika ho elektrika.
3Fahombiazana ara-hafanana
Samy hafa ny fomba fiasan'ny fitaovana samihafa rehefa miovaova ny mari-pana, izay misy fiantraikany amin'ny fahatokisana ny laser amin'ny tontolo indostrialy sy miaramila.
④Valin-kafatra momba ny modulation
Ny fitaovana fampitomboana dia misy fiantraikany amin'ny laser'ny hafainganam-pandehan'ny famaliana, izay tena ilaina amin'ny fampiharana fifandraisana haingam-pandeha.
5. Famaranana
Ao anatin'ny rafitra sarotra amin'ny laser semiconductor, ny "gain medium" no tena "fony".—Tsy vitan'ny hoe tompon'andraikitra amin'ny famokarana ny laser ihany fa koa amin'ny fiantraikany amin'ny androm-piainany, ny fahamarinany ary ny fampiharana azy. Manomboka amin'ny fisafidianana fitaovana ka hatramin'ny famolavolana rafitra, manomboka amin'ny fampisehoana makroskopika ka hatramin'ny mekanisma mikroskopika, ny fandrosoana rehetra amin'ny fitaovana fampitomboana dia manosika ny teknolojia laser mankany amin'ny fampisehoana lehibe kokoa, fampiharana mivelatra kokoa ary fikarohana lalindalina kokoa.
Miaraka amin'ny fandrosoana mitohy eo amin'ny siansa momba ny fitaovana sy ny teknolojia nano-fabrication, ny fitaovana gain amin'ny ho avy dia antenaina hitondra famirapiratana ambony kokoa, fandrakofana onjam-peo mivelatra kokoa, ary vahaolana laser maranitra kokoa.—manokatra fahafahana bebe kokoa ho an'ny siansa, ny indostria ary ny fiarahamonina.
Fotoana fandefasana: 17 Jolay 2025