ಸೆಮಿಕಂಡಕ್ಟರ್ ಲೇಸರ್‌ಗಳ ಹೃದಯ: ಗೇನ್ ಮೀಡಿಯಂನ ಆಳವಾದ ನೋಟ

ಆಪ್ಟೊಎಲೆಕ್ಟ್ರಾನಿಕ್ ತಂತ್ರಜ್ಞಾನದ ತ್ವರಿತ ಪ್ರಗತಿಯೊಂದಿಗೆ, ಅರೆವಾಹಕ ಲೇಸರ್‌ಗಳು ದೂರಸಂಪರ್ಕ, ಔಷಧ, ಕೈಗಾರಿಕಾ ಸಂಸ್ಕರಣೆ ಮತ್ತು LiDAR ನಂತಹ ವಿವಿಧ ಕ್ಷೇತ್ರಗಳಲ್ಲಿ ವ್ಯಾಪಕವಾಗಿ ಬಳಸಲ್ಪಟ್ಟಿವೆ, ಅವುಗಳ ಹೆಚ್ಚಿನ ದಕ್ಷತೆ, ಸಾಂದ್ರ ಗಾತ್ರ ಮತ್ತು ಮಾಡ್ಯುಲೇಷನ್ ಸುಲಭತೆಗೆ ಧನ್ಯವಾದಗಳು. ಈ ತಂತ್ರಜ್ಞಾನದ ಮೂಲದಲ್ಲಿ ಲಾಭ ಮಾಧ್ಯಮವಿದೆ, ಇದು ಸಂಪೂರ್ಣವಾಗಿ ಪ್ರಮುಖ ಪಾತ್ರವನ್ನು ವಹಿಸುತ್ತದೆ. ಇದು ಕಾರ್ಯನಿರ್ವಹಿಸುತ್ತದೆ“ಶಕ್ತಿ ಮೂಲ”ಅದು ಪ್ರಚೋದಿತ ಹೊರಸೂಸುವಿಕೆ ಮತ್ತು ಲೇಸರ್ ಉತ್ಪಾದನೆಯನ್ನು ಸಕ್ರಿಯಗೊಳಿಸುತ್ತದೆ, ಲೇಸರ್ ಅನ್ನು ನಿರ್ಧರಿಸುತ್ತದೆ'ಕಾರ್ಯಕ್ಷಮತೆ, ತರಂಗಾಂತರ ಮತ್ತು ಅನ್ವಯಿಕ ಸಾಮರ್ಥ್ಯ.

1. ಲಾಭ ಮಾಧ್ಯಮ ಎಂದರೇನು?

ಹೆಸರೇ ಸೂಚಿಸುವಂತೆ, ಲಾಭ ಮಾಧ್ಯಮವು ಆಪ್ಟಿಕಲ್ ವರ್ಧನೆಯನ್ನು ಒದಗಿಸುವ ವಸ್ತುವಾಗಿದೆ. ಬಾಹ್ಯ ಶಕ್ತಿ ಮೂಲಗಳಿಂದ (ವಿದ್ಯುತ್ ಇಂಜೆಕ್ಷನ್ ಅಥವಾ ಆಪ್ಟಿಕಲ್ ಪಂಪಿಂಗ್‌ನಂತಹ) ಉತ್ತೇಜಿತವಾದಾಗ, ಅದು ಪ್ರಚೋದಿತ ಹೊರಸೂಸುವಿಕೆಯ ಕಾರ್ಯವಿಧಾನದ ಮೂಲಕ ಘಟನೆಯ ಬೆಳಕನ್ನು ವರ್ಧಿಸುತ್ತದೆ, ಇದು ಲೇಸರ್ ಔಟ್‌ಪುಟ್‌ಗೆ ಕಾರಣವಾಗುತ್ತದೆ.

ಸೆಮಿಕಂಡಕ್ಟರ್ ಲೇಸರ್‌ಗಳಲ್ಲಿ, ಲಾಭ ಮಾಧ್ಯಮವು ಸಾಮಾನ್ಯವಾಗಿ PN ಜಂಕ್ಷನ್‌ನಲ್ಲಿರುವ ಸಕ್ರಿಯ ಪ್ರದೇಶದಿಂದ ಕೂಡಿದೆ, ಅದರ ವಸ್ತು ಸಂಯೋಜನೆ, ರಚನೆ ಮತ್ತು ಡೋಪಿಂಗ್ ವಿಧಾನಗಳು ಮಿತಿ ಪ್ರವಾಹ, ಹೊರಸೂಸುವಿಕೆ ತರಂಗಾಂತರ, ದಕ್ಷತೆ ಮತ್ತು ಉಷ್ಣ ಗುಣಲಕ್ಷಣಗಳಂತಹ ಪ್ರಮುಖ ನಿಯತಾಂಕಗಳನ್ನು ನೇರವಾಗಿ ಪರಿಣಾಮ ಬೀರುತ್ತವೆ.

2. ಸೆಮಿಕಂಡಕ್ಟರ್ ಲೇಸರ್‌ಗಳಲ್ಲಿ ಸಾಮಾನ್ಯ ಲಾಭದ ವಸ್ತುಗಳು

III-V ಸಂಯುಕ್ತ ಅರೆವಾಹಕಗಳು ಸಾಮಾನ್ಯವಾಗಿ ಬಳಸುವ ಲಾಭದ ವಸ್ತುಗಳು. ವಿಶಿಷ್ಟ ಉದಾಹರಣೆಗಳಲ್ಲಿ ಇವು ಸೇರಿವೆ:

① (ಓದಿ)GaAs (ಗ್ಯಾಲಿಯಮ್ ಆರ್ಸೆನೈಡ್)

850 ರಲ್ಲಿ ಹೊರಸೂಸುವ ಲೇಸರ್‌ಗಳಿಗೆ ಸೂಕ್ತವಾಗಿದೆ–980 nm ಶ್ರೇಣಿ, ಆಪ್ಟಿಕಲ್ ಸಂವಹನ ಮತ್ತು ಲೇಸರ್ ಮುದ್ರಣದಲ್ಲಿ ವ್ಯಾಪಕವಾಗಿ ಬಳಸಲಾಗುತ್ತದೆ.

② (ಮಾಹಿತಿ)InP (ಇಂಡಿಯಮ್ ಫಾಸ್ಫೈಡ್)

1.3 µm ಮತ್ತು 1.55 µm ಬ್ಯಾಂಡ್‌ಗಳಲ್ಲಿ ಹೊರಸೂಸುವಿಕೆಗೆ ಬಳಸಲಾಗುತ್ತದೆ, ಫೈಬರ್-ಆಪ್ಟಿಕ್ ಸಂವಹನಗಳಿಗೆ ನಿರ್ಣಾಯಕವಾಗಿದೆ.

③ ③ ಡೀಲರ್ಇನ್‌ಗಾಆಸ್‌ಪಿ / ಅಲ್‌ಗಾಆಸ್‌ / ಇನ್‌ಗಾಎನ್‌

ಅವುಗಳ ಸಂಯೋಜನೆಗಳನ್ನು ವಿಭಿನ್ನ ತರಂಗಾಂತರಗಳನ್ನು ಸಾಧಿಸಲು ಟ್ಯೂನ್ ಮಾಡಬಹುದು, ಇದು ಟ್ಯೂನಬಲ್-ತರಂಗಾಂತರ ಲೇಸರ್ ವಿನ್ಯಾಸಗಳಿಗೆ ಆಧಾರವಾಗಿದೆ.

ಈ ವಸ್ತುಗಳು ಸಾಮಾನ್ಯವಾಗಿ ನೇರ ಬ್ಯಾಂಡ್‌ಗ್ಯಾಪ್ ರಚನೆಗಳನ್ನು ಒಳಗೊಂಡಿರುತ್ತವೆ, ಇದು ಫೋಟಾನ್ ಹೊರಸೂಸುವಿಕೆಯೊಂದಿಗೆ ಎಲೆಕ್ಟ್ರಾನ್-ಹೋಲ್ ಮರುಸಂಯೋಜನೆಯಲ್ಲಿ ಹೆಚ್ಚು ಪರಿಣಾಮಕಾರಿಯಾಗುವಂತೆ ಮಾಡುತ್ತದೆ, ಇದು ಅರೆವಾಹಕ ಲೇಸರ್ ಗೇನ್ ಮಾಧ್ಯಮದಲ್ಲಿ ಬಳಸಲು ಸೂಕ್ತವಾಗಿದೆ.

3. ಲಾಭ ರಚನೆಗಳ ವಿಕಸನ

ಫ್ಯಾಬ್ರಿಕೇಶನ್ ತಂತ್ರಜ್ಞಾನಗಳು ಮುಂದುವರೆದಂತೆ, ಅರೆವಾಹಕ ಲೇಸರ್‌ಗಳಲ್ಲಿನ ಲಾಭ ರಚನೆಗಳು ಆರಂಭಿಕ ಹೋಮೋಜಂಕ್ಷನ್‌ಗಳಿಂದ ಹೆಟೆರೊಜಂಕ್ಷನ್‌ಗಳಾಗಿ ಮತ್ತು ಮತ್ತಷ್ಟು ಮುಂದುವರಿದ ಕ್ವಾಂಟಮ್ ವೆಲ್ ಮತ್ತು ಕ್ವಾಂಟಮ್ ಡಾಟ್ ಕಾನ್ಫಿಗರೇಶನ್‌ಗಳಾಗಿ ವಿಕಸನಗೊಂಡಿವೆ.

① (ಓದಿ)ಹೆಟೆರೊಜಂಕ್ಷನ್ ಗೇನ್ ಮಧ್ಯಮ

ಅರೆವಾಹಕ ವಸ್ತುಗಳನ್ನು ವಿಭಿನ್ನ ಬ್ಯಾಂಡ್‌ಗ್ಯಾಪ್‌ಗಳೊಂದಿಗೆ ಸಂಯೋಜಿಸುವ ಮೂಲಕ, ವಾಹಕಗಳು ಮತ್ತು ಫೋಟಾನ್‌ಗಳನ್ನು ಗೊತ್ತುಪಡಿಸಿದ ಪ್ರದೇಶಗಳಲ್ಲಿ ಪರಿಣಾಮಕಾರಿಯಾಗಿ ಸೀಮಿತಗೊಳಿಸಬಹುದು, ಗಳಿಕೆಯ ದಕ್ಷತೆಯನ್ನು ಹೆಚ್ಚಿಸಬಹುದು ಮತ್ತು ಮಿತಿ ಪ್ರವಾಹವನ್ನು ಕಡಿಮೆ ಮಾಡಬಹುದು.

② (ಮಾಹಿತಿ)ಕ್ವಾಂಟಮ್ ಬಾವಿ ರಚನೆಗಳು

ಸಕ್ರಿಯ ಪ್ರದೇಶದ ದಪ್ಪವನ್ನು ನ್ಯಾನೋಮೀಟರ್ ಮಾಪಕಕ್ಕೆ ಇಳಿಸುವ ಮೂಲಕ, ಎಲೆಕ್ಟ್ರಾನ್‌ಗಳನ್ನು ಎರಡು ಆಯಾಮಗಳಲ್ಲಿ ಸೀಮಿತಗೊಳಿಸಲಾಗುತ್ತದೆ, ವಿಕಿರಣ ಮರುಸಂಯೋಜನೆಯ ದಕ್ಷತೆಯನ್ನು ಗಮನಾರ್ಹವಾಗಿ ಹೆಚ್ಚಿಸುತ್ತದೆ. ಇದು ಕಡಿಮೆ ಮಿತಿ ಪ್ರವಾಹಗಳು ಮತ್ತು ಉತ್ತಮ ಉಷ್ಣ ಸ್ಥಿರತೆಯೊಂದಿಗೆ ಲೇಸರ್‌ಗಳಿಗೆ ಕಾರಣವಾಗುತ್ತದೆ.

③ ③ ಡೀಲರ್ಕ್ವಾಂಟಮ್ ಡಾಟ್ ರಚನೆಗಳು

ಸ್ವಯಂ ಜೋಡಣೆ ತಂತ್ರಗಳನ್ನು ಬಳಸಿಕೊಂಡು, ಶೂನ್ಯ ಆಯಾಮದ ನ್ಯಾನೊಸ್ಟ್ರಕ್ಚರ್‌ಗಳನ್ನು ರಚಿಸಲಾಗುತ್ತದೆ, ಇದು ತೀಕ್ಷ್ಣವಾದ ಶಕ್ತಿ ಮಟ್ಟದ ವಿತರಣೆಗಳನ್ನು ಒದಗಿಸುತ್ತದೆ. ಈ ರಚನೆಗಳು ವರ್ಧಿತ ಲಾಭದ ಗುಣಲಕ್ಷಣಗಳು ಮತ್ತು ತರಂಗಾಂತರದ ಸ್ಥಿರತೆಯನ್ನು ನೀಡುತ್ತವೆ, ಇದು ಮುಂದಿನ ಪೀಳಿಗೆಯ ಉನ್ನತ-ಕಾರ್ಯಕ್ಷಮತೆಯ ಸೆಮಿಕಂಡಕ್ಟರ್ ಲೇಸರ್‌ಗಳಿಗೆ ಸಂಶೋಧನಾ ತಾಣವಾಗಿದೆ.

4. ಲಾಭ ಮಾಧ್ಯಮವು ಏನನ್ನು ನಿರ್ಧರಿಸುತ್ತದೆ?

① (ಓದಿ)ಹೊರಸೂಸುವಿಕೆ ತರಂಗಾಂತರ

ವಸ್ತುವಿನ ಬ್ಯಾಂಡ್‌ಗ್ಯಾಪ್ ಲೇಸರ್ ಅನ್ನು ನಿರ್ಧರಿಸುತ್ತದೆ's ತರಂಗಾಂತರ. ಉದಾಹರಣೆಗೆ, InGaAs ಹತ್ತಿರದ ಅತಿಗೆಂಪು ಲೇಸರ್‌ಗಳಿಗೆ ಸೂಕ್ತವಾಗಿದೆ, ಆದರೆ InGaN ನೀಲಿ ಅಥವಾ ನೇರಳೆ ಲೇಸರ್‌ಗಳಿಗೆ ಬಳಸಲಾಗುತ್ತದೆ.

② (ಮಾಹಿತಿ)ದಕ್ಷತೆ ಮತ್ತು ಶಕ್ತಿ

ವಾಹಕ ಚಲನಶೀಲತೆ ಮತ್ತು ವಿಕಿರಣಶೀಲವಲ್ಲದ ಮರುಸಂಯೋಜನೆ ದರಗಳು ಆಪ್ಟಿಕಲ್-ಟು-ಎಲೆಕ್ಟ್ರಿಕಲ್ ಪರಿವರ್ತನೆ ದಕ್ಷತೆಯ ಮೇಲೆ ಪರಿಣಾಮ ಬೀರುತ್ತವೆ.

③ ③ ಡೀಲರ್ಉಷ್ಣ ಕಾರ್ಯಕ್ಷಮತೆ

ಕೈಗಾರಿಕಾ ಮತ್ತು ಮಿಲಿಟರಿ ಪರಿಸರದಲ್ಲಿ ಲೇಸರ್‌ನ ವಿಶ್ವಾಸಾರ್ಹತೆಯ ಮೇಲೆ ಪ್ರಭಾವ ಬೀರುವ ತಾಪಮಾನ ಬದಲಾವಣೆಗಳಿಗೆ ವಿಭಿನ್ನ ವಸ್ತುಗಳು ವಿವಿಧ ರೀತಿಯಲ್ಲಿ ಪ್ರತಿಕ್ರಿಯಿಸುತ್ತವೆ.

④ (④)ಮಾಡ್ಯುಲೇಷನ್ ಪ್ರತಿಕ್ರಿಯೆ

ಗೇನ್ ಮಾಧ್ಯಮವು ಲೇಸರ್ ಮೇಲೆ ಪ್ರಭಾವ ಬೀರುತ್ತದೆ'ಪ್ರತಿಕ್ರಿಯೆಯ ವೇಗ, ಇದು ಹೆಚ್ಚಿನ ವೇಗದ ಸಂವಹನ ಅನ್ವಯಿಕೆಗಳಲ್ಲಿ ನಿರ್ಣಾಯಕವಾಗಿದೆ.

5. ತೀರ್ಮಾನ

ಅರೆವಾಹಕ ಲೇಸರ್‌ಗಳ ಸಂಕೀರ್ಣ ರಚನೆಯಲ್ಲಿ, ಲಾಭ ಮಾಧ್ಯಮವು ನಿಜವಾಗಿಯೂ ಅದರ "ಹೃದಯ" ಆಗಿದೆ.—ಲೇಸರ್ ಅನ್ನು ಉತ್ಪಾದಿಸುವ ಜವಾಬ್ದಾರಿ ಮಾತ್ರವಲ್ಲದೆ ಅದರ ಜೀವಿತಾವಧಿ, ಸ್ಥಿರತೆ ಮತ್ತು ಅನ್ವಯಿಕ ಸನ್ನಿವೇಶಗಳ ಮೇಲೆ ಪ್ರಭಾವ ಬೀರುವ ಜವಾಬ್ದಾರಿಯನ್ನೂ ಹೊಂದಿದೆ. ವಸ್ತು ಆಯ್ಕೆಯಿಂದ ರಚನಾತ್ಮಕ ವಿನ್ಯಾಸದವರೆಗೆ, ಮ್ಯಾಕ್ರೋಸ್ಕೋಪಿಕ್ ಕಾರ್ಯಕ್ಷಮತೆಯಿಂದ ಸೂಕ್ಷ್ಮ ಕಾರ್ಯವಿಧಾನಗಳವರೆಗೆ, ಲಾಭ ಮಾಧ್ಯಮದಲ್ಲಿನ ಪ್ರತಿಯೊಂದು ಪ್ರಗತಿಯು ಲೇಸರ್ ತಂತ್ರಜ್ಞಾನವನ್ನು ಹೆಚ್ಚಿನ ಕಾರ್ಯಕ್ಷಮತೆ, ವಿಶಾಲವಾದ ಅನ್ವಯಿಕೆಗಳು ಮತ್ತು ಆಳವಾದ ಪರಿಶೋಧನೆಯ ಕಡೆಗೆ ಕೊಂಡೊಯ್ಯುತ್ತಿದೆ.

ವಸ್ತು ವಿಜ್ಞಾನ ಮತ್ತು ನ್ಯಾನೊ-ತಯಾರಿ ತಂತ್ರಜ್ಞಾನದಲ್ಲಿ ನಡೆಯುತ್ತಿರುವ ಪ್ರಗತಿಯೊಂದಿಗೆ, ಭವಿಷ್ಯದ ಲಾಭ ಮಾಧ್ಯಮವು ಹೆಚ್ಚಿನ ಹೊಳಪು, ವಿಶಾಲ ತರಂಗಾಂತರ ವ್ಯಾಪ್ತಿ ಮತ್ತು ಚುರುಕಾದ ಲೇಸರ್ ಪರಿಹಾರಗಳನ್ನು ತರುವ ನಿರೀಕ್ಷೆಯಿದೆ.—ವಿಜ್ಞಾನ, ಕೈಗಾರಿಕೆ ಮತ್ತು ಸಮಾಜಕ್ಕೆ ಹೆಚ್ಚಿನ ಸಾಧ್ಯತೆಗಳನ್ನು ತೆರೆಯುವುದು.