Основа лазерного диода — полупроводниковый кристалл в виде тонкой прямоугольной пластины, легированные слои которой образуют n и p области. В качестве кристаллических материалов в диодах используются фосфид галлия (GaP), арсенид галлия (GaAs), нитрид галлия (GaN), арсенид галлия алюминия (AlGaAs) и нитрид галлия индия (InGaN). Две торцевые стороны кристалла отполированы и образуют оптический резонатор.
УФ лазерный диод: L375P70MLDc (Thorlabs, США)
• Длина волны 375 нм
• Мощность 70 мВ
Green Laser Diode Module, (II-IV, США)
• Длина волны 520 нм
• Мощность 4 мВ
IR Laser Diode Module, (II-IV, США)
• Длина волны 850 нм
• Мощность 40 мВ
Классификация.
В производстве используются различные лазерные диоды, которые различаются конфигурацией полупроводникового кристалла и расположением переходов. Существуют следующие виды:
• С p-n структурой.
Одна из первых конструкций лазерных диодов. Он практически не используется вследствие неэффективности. Для их работы необходима высокая начальная мощность, а также возможен только импульсный режим для предотвращения перегрева.
• С двойной гетероструктурой
Этот тип диодов снабжен двумя дополнительными кристаллическими слоями с более широкой запрещенной зоной. За счёт этого расширяется активная область и усиливается поток фотонов.
• С квантовыми ямами
Квантовые ямы образуются в диодах с двойной гетероструктурой за счёт уменьшения толщины среднего слоя. Ямы играют роль барьера при p-n переходе, энергия квантуется в вертикальном направлении. За счёт такого строения регулируется длина волны излучения.
• Гетероструктурные лазеры с раздельным удержанием
Основная проблема гетероструктурных диодов с тонким слоем — невозможность эффективного удержания света. Чтобы преодолеть её, к обеим сторонам кристалла добавляется два слоя с меньшим коэффициентом преломления. С 1990-х годов большинство лазеров изготавливались по этой технологии.
• С распределенной обратной связью
Тип диодов, применяемый в системах многочастотной волоконно-оптической связи. Поперечная насечка в области p-n перехода создаёт дифракционную решетку, стабилизирующую длину волны.
• VSCEL
Конструкция VSCEL лазера оснащена вертикальным резонатором, свет излучается в направлении, перпендикулярном поверхности кристалла. Среди преимуществ VSCEL — температурная и радиационная стабильность.
• VECSEL
VECSEL лазеры аналогичны по свойствам предыдущему варианту. Модифицированы внешним резонатором.
Преимущества.
У технологии диодных лазеров множество преимуществ. Например, у них сравнительно высокий КПД — до 30%. Для сравнения, КПД волоконных лазеров до 20%, Nd:YAG лазер — около 3%, СО2 лазер — 5–15%).
Также среди достоинств минимальные потери энергии за счёт расположения излучающего элемента в управляющей рукоятке. Высокий КПД и малые потери обеспечивают низкое энергопотребление. За счёт этого обеспечивается простота и компактность конструкции — нет необходимости в сложной системе охлаждения. Сочетание всех параметров сказываются на долговечности устройств: диодные лазеры выдерживают до миллиона вспышек без потребности в обслуживании.
Маломощные образцы диодных лазеров отличаются невысокой стоимостью.
Применение.
Ввиду своих уникальных особенностей лазерные диоды нашли применение во многих сферах:
• В детских игрушках и указках;
• Измерительное оборудование (лазерные рулетки и дальномеры);
• Считывание штрих-кодов и DVD-дисков;
• Оптические устройства, накачка других лазеров;
• Передача данных в телекоммуникации;
Производители.
Диодные лазеры на рынке представлены многими производителями, среди которых
Quarton Inc (США)
II-IV (США)
Thorlabs (США)
EBLANA PHOTONICS LTD (Ирландия)
Frankfurt Laser Company (Германия)
BWT Ltd. (Китай)
RPMC Lasers Inc. (США)
Toptica Photonics AG (Германия)
Получить консультацию по выбору и приобретению диодных лазеров вы можете у представителей компании Forward Electronics.