Полупроводниковые инжекционные лазеры. Иванов Н.А. - 6 стр.

          распространении в средах, находящихся в состоянии термодинамического равновесия,
          интенсивность света убывает экспоненциально. Этот закон известен в оптике давно и носит
          название закона поглощения Бугера.

                 Если заселенность возбужденного состояния больше, чем основного, т.е. N n > N m , в
          среде будет происходить усиление света. Такое состояние называется состоянием с
          инверсной заселенностью. Оно не является термодинамически равновесным. Согласно (11),
          ему должна соответствовать отрицательная абсолютная температура. Инверсную
          заселенность можно создать на ограниченный промежуток времени, возбуждая среду каким-
          либо образом, т.е. сообщая ей энергию. В физике лазеров используют термин "накачка".
          Явление усиления света в средах с инверсионной заселенностью уровней положено в основу
          работы лазеров.
                 Конструкция лазера схематически изображена на Рис.2.
                                                           Активная среда (1), в которой тем или
                                                           иным способом (оптическая накачка,
                                                           разряд в газе, электронный пучок и т.п.)
                                                           создана инверсная заселенность уровней,
                                                           помещается       внутри      оптического
                                                           резонатора. В простейшем случае
                                                           оптический     резонатор    представляет
                                                           собой два плоских параллельных зеркала
                                                           (2, 3), одно из которых (3) является
                                                           частично прозрачным. Роль резонатора
                                                           заключается в создании положительной
                                                           обратной связи. Фотон, испущенный в
                                                           какой-либо точке рабочего тела в
                                                           результате     спонтанного     перехода,
                                                           вызывает индуцированные переходы.
                                                           Таким образом, в рабочем веществе
          возникает когерентная световая волна, которая усиливается по мере своего распространения.
          Дойдя до полупрозрачного зеркала, свет частично пройдет через него. Эта часть световой
          энергии излучается лазером вовне и может быть использована. Часть света, отразившаяся от
          полупрозрачного зеркала, даст начало новой лавине фотонов, которая не будет отличаться.
          от предыдущей по фазе, частоте и поляризации в силу свойств индуцированного излучения.
          Таким образом, вся энергия, запасенная активной средой, высвечивается в виде когерентной
          световой волны. Поскольку наряду с усилением света в рабочем веществе существуют
          процессы, приводящие к потере световой мощности, генерация возникает при определенном
          пороговом значении коэффициента усиления, при котором усиление компенсирует потери.

                             1.2 Конструкция и работа инжекционных лазеров

              Инжекционный лазер представляет собой инжекционный p − n переход, в котором
          генерация когерентного излучения обусловлена рекомбинацией электронов и дырок в
          области p − n перехода при протекании прямого тока. Избыток энергии при рекомбинации
          электрона и дырки может выделяться в виде кванта излучения hν ≈ ∆E , где ∆E - ширина
          запрещенной зоны, либо передаваться кристаллической решетке, что приводит к повышению
          температуры кристалла. В связи с этим различают излучательную и безизлучательную
          рекомбинацию. Вероятность того или другого процесса зависит от строения энергетических
          зон полупроводника. На рис. За и b приведены возможные зависимости энергии электронов
          в полупроводнике от волнового вектора k .

                                                                                                  6

PDF created with FinePrint pdfFactory Pro trial version http://www.fineprint.com