Principe de fonctionnement des lasers à semi-conducteur ?

Lasers à semi-conducteursont également appelées diodes laser ou LD en abrégé. Les lasers à semi-conducteurs sont des dispositifs d'émission laser qui émettent une lumière de rayonnement monochromatique à haute puissance grâce au principe du rayonnement stimulé. L'angle d'émission de la lumière de sortie est étroit et ce que nous voyons est presque collimaté. Le faisceau laser peut être directement modulé, c'est-à-dire que l'intensité de sortie de la lumière peut changer lorsque le signal change.

Principe de fonctionnement
Le principe de fonctionnement de l'émission de lumière laser à semi-conducteur est le rayonnement stimulé. Le principe du rayonnement stimulé est décrit : les électrons qui absorbent l'énergie externe (énergie électrique, énergie lumineuse) à un niveau d'énergie élevé émettront un photon qui est exactement le même que le photon externe après avoir détecté le photon externe environnant ( Énergie, direction du mouvement , qualité... sont exactement les mêmes), il y a donc plus de photons dans la même direction, et ce processus est appelé rayonnement de lumière stimulé.

Ce qui précède n'est qu'un principe, mais en pratique, pour faire fonctionner un laser à semi-conducteur et émettre de la lumière, nous avons besoin de matériaux de travail, d'énergie externe, de substrats et de miroirs pour former une structure de laser à semi-conducteur. Nous pouvons simuler le laser en suivant les étapes simples suivantes :
1. Fixez la substance de travail sur le substrat et stimulez la substance de travail pour qu'elle émette de la lumière spontanément grâce à une énergie externe. La lumière actuelle est une lumière naturelle faible ordinaire, avec des directions irrégulières et une faible intensité lumineuse. Toutes les substances ne peuvent pas agir comme cette substance lumineuse, si cela vous intéresse, vous pouvez toutes les vérifier.
2. Sur les côtés gauche et droit de la substance de travail, il y a plus de deux miroirs de rayonnement (un avec une réflectivité de 100 % et un avec une réflectivité de 95 %), de sorte que la lumière irrégulière émise par la substance de travail rayonne spontanément, et la lumière dans les deux directions gauche et droite, il sera réfléchi par le miroir de rayonnement pour stimuler en permanence la substance de travail afin de produire un rayonnement stimulé. Lorsque les photons augmentent jusqu'à un certain seuil, nous pouvons voir que la lumière évidente déborde du miroir avec une réflectivité de 95 %. Bien sûr, l'extérieur est encapsulé avec du métal (cuivre), et les photons qui ne sont pas en direction du miroir S'il entre en contact avec la couche métallique du boîtier extérieur, il sera perdu sous forme d'énergie thermique.
3. Si vous y réfléchissez, les photons sur la ligne diagonale du miroir de rayonnement seront également rayonnés et augmentés, de sorte que la lumière qui sort a un certain angle de divergence. À l'avenir, nous pourrons utiliser des composants optiques tels que des miroirs de collimation pour traiter la lumière à l'étape suivante.

Quelles sont les longueurs d'onde des lasers à semi-conducteur :
1. La longueur d'onde est de 193 nm ~ 337 nm, qui est la gamme de longueurs d'onde du laser ultraviolet, qui est invisible à l'œil nu.
2. La longueur d'onde du laser violet est : 365-405nm, qui est la gamme de longueurs d'onde du laser violet, visible à l'œil nu.
3. La longueur d'onde du laser à lumière bleue est : 445 nm à 488 nm, qui correspond à la plage de longueurs d'onde du laser à lumière bleue, visible à l'œil nu.
4. La longueur d'onde du laser vert est : 514nm~543nm, qui est la plage de longueur d'onde du laser vert, visible à l'œil nu.
5. La longueur d'onde du laser rouge est : 633 nm ~ 658 nm, qui correspond à la plage de longueur d'onde du laser infrarouge, visible à l'œil nu.
6. La longueur d'onde est de 780 nm ~ 1060 nm, qui est la gamme de longueurs d'onde du laser infrarouge, qui est invisible à l'œil nu.

Applications des lasers à semi-conducteur :
1. Applications de communication : les lasers à semi-conducteurs peuvent être utilisés dans les domaines de la communication à haut débit, tels que la communication par fibre optique, la communication sans fil et les réseaux de centres de données. Parmi eux, le VCSEL (Vertical Cavity Surface Emitting Laser) est l'un des lasers à semi-conducteurs les plus couramment utilisés pour les communications à courte distance, qui se caractérise par une largeur spectrale étroite, une faible puissance et un coût relativement faible.
2. Applications médicales: les lasers à semi-conducteurs peuvent être utilisés dans les dispositifs médicaux, tels que les scalpels laser, la beauté de la peau, etc. Le scalpel laser utilise un faisceau laser à haute densité énergétique pour la coupe, qui présente les avantages d'être sans effusion de sang et peu invasif, et peut être utilisé en ophtalmologie, stomatologie, dermatologie et chirurgie laparoscopique.
3. Applications de fabrication: les lasers à semi-conducteurs peuvent être utilisés dans les industries manufacturières, telles que la découpe au laser, le marquage au laser, le soudage au laser, etc. La technologie de découpe au laser peut être utilisée pour couper des matériaux métalliques et des matériaux non métalliques, et présente les avantages d'une haute précision , vitesse rapide et rendement élevé.
4. Application d'évitement d'obstacles : les lasers à semi-conducteurs peuvent être utilisés dans les robots de balayage et les systèmes LIDAR dans la technologie de conduite autonome. Le système LIDAR peut réaliser une imagerie tridimensionnelle de l'environnement environnant et constitue un capteur important pour les véhicules autonomes.
5. Application de détection biologique : Les lasers à semi-conducteurs peuvent être utilisés dans le domaine de la détection biologique, comme l'analyse de fluorescence, la détection de protéines, etc. Sa haute intensité et sa monochromaticité le rendent largement utilisé dans l'analyse biologique.
6. Applications de vision industrielle : les lasers à semi-conducteurs à largeur de ligne étroite couramment utilisés, les lasers à ligne plus fine, les petites erreurs de pixel capturées par les capteurs et le balayage et la mesure de haute précision peuvent être largement observés dans les ateliers de production automatisés.

Il existe de nombreuses autres applications, il y en a plus de 100 par calcul approximatif, je ne vais donc pas les énumérer une par une ici. Vous pouvez également aller à vos côtés pour savoir où sont utilisés les lasers à semi-conducteurs.

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