අර්ධ සන්නායක ලේසර් වල ක්‍රියාකාරී මූලධර්මය සහ ප්‍රධාන වර්ග

මෙහෙයුම් මූලධර්මය සහ ප්‍රධාන වර්ගඅර්ධ සන්නායක ලේසර්

අර්ධ සන්නායකලේසර් ඩයෝඩ, ඒවායේ ඉහළ කාර්යක්ෂමතාව, කුඩාකරණය සහ තරංග ආයාම විවිධත්වය සමඟ, සන්නිවේදනය, වෛද්‍ය සත්කාර සහ කාර්මික සැකසුම් වැනි ක්ෂේත්‍රවල ඔප්ටෝ ඉලෙක්ට්‍රොනික තාක්‍ෂණයේ මූලික සංරචක ලෙස බහුලව භාවිතා වේ. මෙම ලිපියෙන් අර්ධ සන්නායක ලේසර්වල ක්‍රියාකාරී මූලධර්මය සහ වර්ග තවදුරටත් හඳුන්වා දෙන අතර, එය බොහෝ ඔප්ටෝ ඉලෙක්ට්‍රොනික පර්යේෂකයන්ගේ තේරීම් යොමුව සඳහා පහසු වේ.

1. අර්ධ සන්නායක ලේසර් වල ආලෝක විමෝචක මූලධර්මය

අර්ධ සන්නායක ලේසර්වල දීප්තියේ මූලධර්මය පදනම් වී ඇත්තේ කලාප ව්‍යුහය, ඉලෙක්ට්‍රොනික සංක්‍රාන්ති සහ අර්ධ සන්නායක ද්‍රව්‍යවල උත්තේජනය කරන ලද විමෝචනය මත ය. අර්ධ සන්නායක ද්‍රව්‍ය යනු කලාප පරතරයක් සහිත ද්‍රව්‍ය වර්ගයකි, එයට සංයුජතා කලාපයක් සහ සන්නායක කලාපයක් ඇතුළත් වේ. ද්‍රව්‍යය භූගත තත්වයේ පවතින විට, සන්නායක කලාපයේ ඉලෙක්ට්‍රෝන නොමැති අතර ඉලෙක්ට්‍රෝන සංයුජතා කලාපය පුරවයි. යම් විද්‍යුත් ක්ෂේත්‍රයක් බාහිරව යොදන විට හෝ ධාරාවක් එන්නත් කරන විට, සමහර ඉලෙක්ට්‍රෝන සංයුජතා කලාපයේ සිට සන්නායක කලාපයට සංක්‍රමණය වී ඉලෙක්ට්‍රෝන-සිදුරු යුගල සාදයි. බලශක්ති මුදා හැරීමේ ක්‍රියාවලියේදී, මෙම ඉලෙක්ට්‍රෝන-සිදුරු යුගල බාහිර ලෝකය විසින් උත්තේජනය කරන විට, ෆෝටෝන, එනම් ලේසර් ජනනය වේ.

2. අර්ධ සන්නායක ලේසර් වල උද්දීපන ක්‍රම

අර්ධ සන්නායක ලේසර් සඳහා ප්‍රධාන වශයෙන් උද්දීපන ක්‍රම තුනක් ඇත, එනම් විද්‍යුත් එන්නත් වර්ගය, දෘශ්‍ය පොම්ප වර්ගය සහ අධි ශක්ති ඉලෙක්ට්‍රෝන කදම්භ උද්දීපන වර්ගය.

විද්‍යුත් වශයෙන් එන්නත් කරන ලද අර්ධ සන්නායක ලේසර්: සාමාන්‍යයෙන්, ඒවා ගැලියම් ආසනයිඩ් (GaAs), කැඩ්මියම් සල්ෆයිඩ් (CdS), ඉන්ඩියම් පොස්ෆයිඩ් (InP) සහ සින්ක් සල්ෆයිඩ් (ZnS) වැනි ද්‍රව්‍ය වලින් සාදන ලද අර්ධ සන්නායක මතුපිට-හන්දිය ඩයෝඩ වේ. ඒවා ඉදිරි නැඹුරුව දිගේ ධාරාව එන්නත් කිරීමෙන් උද්දීපනය වන අතර, සන්ධි තල කලාපයේ උත්තේජනය කරන ලද විමෝචනය ජනනය කරයි.

දෘශ්‍යමය වශයෙන් පොම්ප කරන ලද අර්ධ සන්නායක ලේසර්: සාමාන්‍යයෙන්, N-වර්ගයේ හෝ P-වර්ගයේ අර්ධ සන්නායක තනි ස්ඵටික (GaAS,InAs,InSb, ආදිය) ක්‍රියාකාරී ද්‍රව්‍යය ලෙස භාවිතා කරන අතර,ලේසර්අනෙකුත් ලේසර් මගින් විමෝචනය වන ආලෝකය දෘශ්‍යමය වශයෙන් පොම්ප කරන ලද උද්දීපනය ලෙස භාවිතා කරයි.

අධි ශක්ති ඉලෙක්ට්‍රෝන කදම්භ-උද්දීපනය කරන ලද අර්ධ සන්නායක ලේසර්: සාමාන්‍යයෙන්, ඔවුන් වැඩ කරන ද්‍රව්‍යය ලෙස N-වර්ගයේ හෝ P-වර්ගයේ අර්ධ සන්නායක තනි ස්ඵටික (PbS,CdS,ZhO, ආදිය) භාවිතා කරන අතර පිටතින් අධි ශක්ති ඉලෙක්ට්‍රෝන කදම්භයක් එන්නත් කිරීමෙන් උද්යෝගිමත් වේ. අර්ධ සන්නායක ලේසර් උපාංග අතර, වඩා හොඳ කාර්ය සාධනයක් සහ පුළුල් යෙදුමක් ඇති එකක් වන්නේ ද්විත්ව විෂම ව්‍යුහයක් සහිත විද්‍යුත් වශයෙන් එන්නත් කරන ලද GaAs ඩයෝඩ ලේසර් ය.

3. අර්ධ සන්නායක ලේසර් වල ප්‍රධාන වර්ග

අර්ධ සන්නායක ලේසර් එකක ක්‍රියාකාරී කලාපය ෆෝටෝන උත්පාදනය සහ විස්තාරණය සඳහා මූලික ප්‍රදේශය වන අතර එහි ඝණකම මයික්‍රෝමීටර කිහිපයක් පමණි. අභ්‍යන්තර තරංග මාර්ගෝපදේශ ව්‍යුහයන් ෆෝටෝනවල පාර්ශ්වීය විසරණය සීමා කිරීමට සහ ශක්ති ඝනත්වය වැඩි දියුණු කිරීමට භාවිතා කරයි (රිජ් තරංග මාර්ගෝපදේශ සහ වළලනු ලැබූ විෂම සන්ධි වැනි). ලේසර් තාප සින්ක් සැලසුමක් භාවිතා කරන අතර වේගවත් තාප විසර්ජනය සඳහා ඉහළ තාප සන්නායකතා ද්‍රව්‍ය (තඹ-ටංස්ටන් මිශ්‍ර ලෝහ වැනි) තෝරා ගනී, එමඟින් අධික උනුසුම් වීම නිසා ඇතිවන තරංග ආයාම ප්ලාවිතය වළක්වා ගත හැකිය. ඒවායේ ව්‍යුහය සහ යෙදුම් අවස්ථා අනුව, අර්ධ සන්නායක ලේසර් පහත කාණ්ඩ හතරකට වර්ග කළ හැකිය:

දාර-විමෝචක ලේසර් (EEL)

ලේසර් චිපයේ පැත්තේ ඇති ඉලිප්සාකාර මතුපිටින් ප්‍රතිදානය වන අතර, ඉලිප්සාකාර ස්ථානයක් සාදයි (ආසන්න වශයෙන් 30°×10° අපසරන කෝණයක් සහිතව). සාමාන්‍ය තරංග ආයාම අතරට 808nm (පොම්ප කිරීම සඳහා), 980 nm (සන්නිවේදනය සඳහා) සහ 1550 nm (තන්තු සන්නිවේදනය සඳහා) ඇතුළත් වේ. එය අධි බලැති කාර්මික කැපීම, තන්තු ලේසර් පොම්ප කිරීමේ ප්‍රභවයන් සහ දෘශ්‍ය සන්නිවේදන කොඳු නාරටිය ජාල වල බහුලව භාවිතා වේ.

2. සිරස් කුහර මතුපිට විමෝචක ලේසර් (VCSEL)

ලේසර් චිපයේ මතුපිටට ලම්බකව විමෝචනය වන අතර, චක්‍රලේඛ සහ සමමිතික කදම්භයක් (අපසරන කෝණය <15°) ඇත. එය බෙදා හරින ලද Bragg පරාවර්තකයක් (DBR) ඒකාබද්ධ කරන අතර, බාහිර පරාවර්තකයක අවශ්‍යතාවය ඉවත් කරයි. එය ත්‍රිමාණ සංවේදනය (ජංගම දුරකථන මුහුණු හඳුනාගැනීම වැනි), කෙටි දුර දෘශ්‍ය සන්නිවේදනය (දත්ත මධ්‍යස්ථාන) සහ LiDAR හි බහුලව භාවිතා වේ.

3. ක්වොන්ටම් කැස්කැඩ් ලේසර් (QCL)

ක්වොන්ටම් වෙල්ස් අතර ඉලෙක්ට්‍රෝනවල කඳුරැල්ල සංක්‍රාන්තිය මත පදනම්ව, තරංග ආයාමය ජනගහන ප්‍රතිලෝම අවශ්‍යතාවයකින් තොරව මැද සිට දුර-අධෝරක්ත පරාසය (3-30 μm) ආවරණය කරයි. ෆෝටෝන අන්තර් උප කලාප සංක්‍රාන්ති හරහා ජනනය වන අතර වායු සංවේදනය (CO₂ හඳුනාගැනීම වැනි), ටෙරාහර්ට්ස් ප්‍රතිබිම්බකරණය සහ පාරිසරික අධීක්ෂණය වැනි යෙදුම්වල බහුලව භාවිතා වේ.

4. සුසර කළ හැකි ලේසර්

සුසර කළ හැකි ලේසර්හි බාහිර කුහර නිර්මාණය (ග්‍රේටින්/ප්‍රිස්ම් /MEMS දර්පණය) මඟින් පටු රේඛීය පළලක් (<100 kHz) සහ ඉහළ පැති මාදිලියේ ප්‍රතික්ෂේප කිරීමේ අනුපාතයක් (>50 dB) සහිත තරංග ආයාම සුසර කිරීමේ පරාසයක් ±50 nm ලබා ගත හැකිය. එය ඝන තරංග ආයාම බෙදීම් බහුකාර්ය (DWDM) සන්නිවේදනය, වර්ණාවලි විශ්ලේෂණය සහ ජෛව වෛද්‍ය රූපකරණය වැනි යෙදුම්වල බහුලව භාවිතා වේ. අර්ධ සන්නායක ලේසර් සන්නිවේදන ලේසර් උපාංග, ඩිජිටල් ලේසර් ගබඩා උපාංග, ලේසර් සැකසුම් උපකරණ, ලේසර් සලකුණු කිරීම සහ ඇසුරුම් උපකරණ, ලේසර් ටයිප්සෙට් කිරීම සහ මුද්‍රණය, ලේසර් වෛද්‍ය උපකරණ, ලේසර් දුර සහ ඝට්ටන හඳුනාගැනීමේ උපකරණ, විනෝදාස්වාදය සහ අධ්‍යාපනය සඳහා ලේසර් උපකරණ සහ උපකරණ, ලේසර් සංරචක සහ කොටස් ආදියෙහි බහුලව භාවිතා වේ. ඒවා ලේසර් කර්මාන්තයේ මූලික සංරචකවලට අයත් වේ. එහි පුළුල් පරාසයක යෙදුම් නිසා, ලේසර් වල වෙළඳ නාම සහ නිෂ්පාදකයින් රාශියක් ඇත. තේරීමක් කරන විට, එය නිශ්චිත අවශ්‍යතා සහ යෙදුම් ක්ෂේත්‍ර මත පදනම් විය යුතුය. විවිධ නිෂ්පාදකයින්ට විවිධ ක්ෂේත්‍රවල විවිධ යෙදුම් ඇති අතර, නිෂ්පාදකයින් සහ ලේසර් තෝරා ගැනීම ව්‍යාපෘතියේ සැබෑ යෙදුම් ක්ෂේත්‍රය අනුව සිදු කළ යුතුය.