የሴሚኮንዳክተር ሌዘር ልብ፡ የጌይን ሜድ ጥልቅ እይታ

የኦፕቶኤሌክትሮኒክስ ቴክኖሎጂ ፈጣን እድገትን ተከትሎ፣ ሴሚኮንዳክተር ሌዘሮች እንደ ቴሌኮሙኒኬሽን፣ ህክምና፣ የኢንዱስትሪ ማቀነባበሪያ እና ሊዳር ባሉ በተለያዩ ዘርፎች በስፋት ጥቅም ላይ ውለዋል፣ ይህም በከፍተኛ ቅልጥፍናቸው፣ የታመቀ መጠናቸው እና የሞዱሌሽን ቀላልነታቸው ምክንያት ነው። የዚህ ቴክኖሎጂ ዋና አካል የትርኢት መካከለኛ ሲሆን እጅግ በጣም ወሳኝ ሚና ይጫወታል። እንደ ትርፍ ምንጭ ሆኖ ያገለግላል።"የኃይል ምንጭ"የሌዘር ልቀት እና የሌዘር ማመንጨትን የሚያመቻች ሲሆን ሌዘርን ይወስናል'የአፈጻጸም፣ የሞገድ ርዝመት እና የትግበራ አቅም።

1. የድህረ-ሜዲያ (Gin Medium) ምንድን ነው?

ስሙ እንደሚያመለክተው፣ የጌይን ሚዲያ የኦፕቲካል ማጉላትን የሚሰጥ ቁሳቁስ ነው። በውጫዊ የኃይል ምንጮች (እንደ ኤሌክትሪክ መርፌ ወይም የኦፕቲካል ፓምፕ) ሲነቃቃ፣ በተነቃቃ ልቀት ዘዴ አማካኝነት የተከሰተ ብርሃንን ያጎላል፣ ይህም ወደ ሌዘር ውጤት ይመራል።

በሴሚኮንዳክተር ሌዘር ውስጥ፣ የጌይን ሚዲያ በተለምዶ በፒኤን መጋጠሚያ ላይ ካለው ንቁ ክልል የተዋቀረ ሲሆን የቁሳቁስ ስብጥሩ፣ አወቃቀሩ እና የዶፒንግ ዘዴዎቹ እንደ የወሰን ፍሰት፣ የልቀት ሞገድ ርዝመት፣ ቅልጥፍና እና የሙቀት ባህሪያት ያሉ ቁልፍ መለኪያዎችን በቀጥታ ይነካሉ።

2. በሴሚኮንዳክተር ሌዘር ውስጥ የተለመዱ የጥቅም ቁሳቁሶች

III-V ውህድ ሴሚኮንዳክተሮች በብዛት ጥቅም ላይ የሚውሉት የፍጆታ ቁሳቁሶች ናቸው። የተለመዱ ምሳሌዎች የሚከተሉትን ያካትታሉ፡

①ጋአ (ጋሊየም አርሴናይድ)

በ850 ውስጥ ለሌዘር አመንጪዎች ተስማሚ-በኦፕቲካል ኮሙኒኬሽን እና በሌዘር ህትመት በስፋት ጥቅም ላይ የሚውል የ980 nm ክልል።

②ኢንፒ (ኢንዲየም ፎስፋይድ)

በ1.3 µm እና 1.55 µm ባንዶች ውስጥ ልቀትን ለማስለቀቅ የሚያገለግል ሲሆን ይህም ለፋይበር-ኦፕቲክ ግንኙነቶች ወሳኝ ነው።

③InGaAsP / AlGaAs / InGaN

የእነሱ ቅንብር የተለያዩ የሞገድ ርዝመቶችን ለማሳካት ማስተካከል ይቻላል፣ ይህም ሊስተካከሉ የሚችሉ የሞገድ ርዝመት ሌዘር ዲዛይኖችን መሰረት ያደርገዋል።

እነዚህ ቁሳቁሶች በተለምዶ ቀጥተኛ የባንድ ክፍተት አወቃቀሮችን ያካተቱ ሲሆን ይህም ከፎቶን ልቀት ጋር በኤሌክትሮን-ሆል ሪኮምቢኔሽን በጣም ውጤታማ ያደርጋቸዋል፣ ይህም በሴሚኮንዳክተር ሌዘር ጌይን ሜድ ውስጥ ለመጠቀም ተስማሚ ነው።

3. የትርጓሜ መዋቅሮች ዝግመተ ለውጥ

የማምረቻ ቴክኖሎጂዎች እየገፉ ሲሄዱ፣ በሴሚኮንዳክተር ሌዘር ውስጥ ያሉ የጂኤን መዋቅሮች ከመጀመሪያዎቹ ሆሞጁንክሽንስ ወደ ሄትሮጁንክሽንስ፣ እና ከዚያም ወደ የላቀ የኳንተም ጉድጓድ እና የኳንተም ነጥብ ውቅሮች ተሻሽለዋል።

①ሄትሮጁንክሽን ጌይን ሜድ

የሴሚኮንዳክተር ቁሳቁሶችን ከተለያዩ የባንድ ክፍተቶች ጋር በማጣመር፣ ተሸካሚዎች እና ፎቶኖች በተለዩ ክልሎች ውስጥ ውጤታማ በሆነ መንገድ ሊገደቡ ይችላሉ፣ ይህም የፍጆታ ቅልጥፍናን ያሻሽላል እና የወሰን ፍሰትን ይቀንሳል።

②የኳንተም ጉድጓድ መዋቅሮች

የንቁ ክልል ውፍረት ወደ ናኖሜትር ሚዛን በመቀነስ፣ ኤሌክትሮኖች በሁለት ልኬቶች የተገደቡ ሲሆን ይህም የጨረር መልሶ ማዋሃድ ውጤታማነትን በእጅጉ ይጨምራል። ይህም ዝቅተኛ የወሰን ጅረቶች እና የተሻለ የሙቀት መረጋጋት ያላቸው ሌዘሮችን ያስከትላል።

③የኳንተም ዶት አወቃቀሮች

የራስ-መሰብሰቢያ ዘዴዎችን በመጠቀም፣ ዜሮ-ልኬት ያላቸው ናኖስትራክቸሮች ይፈጠራሉ፣ ይህም ስለታም የኃይል ደረጃ ስርጭቶችን ይሰጣል። እነዚህ መዋቅሮች የተሻሻለ የግብ ባህሪያትን እና የሞገድ ርዝመት መረጋጋትን ይሰጣሉ፣ ይህም ለቀጣዩ ትውልድ ከፍተኛ አፈጻጸም ላላቸው ሴሚኮንዳክተር ሌዘሮች የምርምር ማዕከል ያደርጋቸዋል።

4. የጌይን መካከለኛ (Gin Medium) ምን ይወስናል?

①የልቀት ሞገድ ርዝመት

የቁሳቁሱ ባንድ ክፍተት ሌዘርን ይወስናል'የሞገድ ርዝመት። ለምሳሌ፣ InGaAs ለኢንፍራሬድ አቅራቢያ ላሉ ሌዘሮች ተስማሚ ነው፣ InGaN ደግሞ ለሰማያዊ ወይም ለቫዮሌት ሌዘሮች ጥቅም ላይ ይውላል።

②ቅልጥፍና እና ኃይል

የተሸካሚ ​​ተንቀሳቃሽነት እና የጨረር ያልሆነ ዳግም ውህደት መጠኖች የኦፕቲካል-ወደ-ኤሌክትሪክ ልወጣ ውጤታማነትን ይነካሉ።

③የሙቀት አፈጻጸም

የተለያዩ ቁሳቁሶች የሙቀት ለውጥን በተለያዩ መንገዶች ይመልሳሉ፣ ይህም በኢንዱስትሪ እና በወታደራዊ አካባቢዎች ውስጥ የሌዘር አስተማማኝነትን ይነካል።

④የሞዱሌሽን ምላሽ

የትርጓሜ መካከለኛ በሌዘር ላይ ተጽዕኖ ያሳድራል'የምላሽ ፍጥነት፣ ይህም በከፍተኛ ፍጥነት ባለው የመገናኛ አፕሊኬሽኖች ውስጥ ወሳኝ ነው።

5. መደምደሚያ

በሴሚኮንዳክተር ሌዘር ውስብስብ መዋቅር ውስጥ፣ የትርኢት መካከለኛው በእውነቱ "ልቡ" ነው—ሌዘርን ለማመንጨት ብቻ ሳይሆን የህይወት ዘመን፣ መረጋጋት እና የአተገባበር ሁኔታዎችንም በመነካካት ረገድም ኃላፊነት አለበት። ከቁሳቁስ ምርጫ እስከ መዋቅራዊ ዲዛይን፣ ከማክሮስኮፒክ አፈጻጸም እስከ ጥቃቅን ሜካኒዝም፣ በጌይን ሚዲያ ውስጥ ያለው እያንዳንዱ ግኝት የሌዘር ቴክኖሎጂን ወደ ተሻለ አፈጻጸም፣ ሰፋፊ አፕሊኬሽኖች እና ጥልቅ ፍለጋ ማነሳሳት ነው።

በቁሳቁስ ሳይንስ እና በናኖ-ማምረት ቴክኖሎጂ ቀጣይነት ባለው እድገት፣ የወደፊቱ የማሻሻያ ሚዲያ ከፍተኛ ብሩህነት፣ ሰፊ የሞገድ ርዝመት ሽፋን እና ብልጥ የሌዘር መፍትሄዎችን እንደሚያመጣ ይጠበቃል።—ለሳይንስ፣ ለኢንዱስትሪ እና ለኅብረተሰብ ተጨማሪ እድሎችን መክፈት።