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Lasers à semi-conducteurs, Également connu sous le nom deDiodes laser, Sont des lasers qui utilisent des matériaux semi-conducteurs comme matériaux de travail. Il a les caractéristiques de petite taille et de longue durée de vie, et peut utiliser un courant d'injection simple pour pomper sa tension de travail et son courant compatibles avec les circuits intégrés, de sorte qu'il peut être intégré monolithiquement. En raison de ces avantages, les lasers à diode à semi-conducteurs ont été largement utilisés dans les communications laser, le stockage optique, les gyroscopes optiques, l'impression laser, la télémétrie et le radar.
Le laser doit répondre aux conditions suivantes: Premièrement, l'inversion de population; Deuxièmement, il doit y avoir une cavité résonnante, qui peut jouer une fonction de rétroaction optique et former une oscillation laser; la formation de diverses formes, la plus simple est la cavité résonnante Fabry-Parrot. Troisièmement, le laser doit remplir la condition de seuil, c'est-à-dire que le gain doit être supérieur à la perte totale.
Afin de former une oscillation stable, le milieu laser doit fournir un gain suffisamment important pour compenser la perte optique causée par la cavité résonnante et la perte causée par la sortie du laser à partir de la surface de la cavité, et augmenter continuellement le champ optique dans la cavité. Cela nécessite une injection de courant suffisamment forte, c'est-à-dire une inversion de population suffisante, plus le degré d'inversion de la population est élevé, plus le gain obtenu est important, c'est-à-dire qu'une certaine condition de seuil actuelle doit être remplie. Lorsque le laser atteint le seuil, la lumière avec une longueur d'onde spécifique peut résonner dans la cavité et être amplifiée, et enfin former un laser pour une sortie continue.
Pour obtenir réellement un rayonnement stimulé cohérent, le rayonnement stimulé doit être renvoyé plusieurs fois dans le résonateur optique pour former une oscillation laser. La cavité résonnante du laser est formée par la surface de clivage naturelle du cristal semi-conducteur en tant que miroir de réflexion, qui n'émet généralement pas de lumière. L'extrémité de la lentille est revêtue d'un film diélectrique multicouche hautement réfléchissant et la surface électroluminescente est revêtue d'un film antireflet.
La distribution d'inversion des porteurs dans le milieu de crédit (région active) est établie. Dans les semi-conducteurs, l'énergie des électrons est représentée par une bande d'énergie composée d'une série de niveaux d'énergie proches de continus. Par conséquent, pour obtenir une inversion de population dans les semi-conducteurs, elle doit être dans la bande de conduction à l'état de haute énergie entre les deux régions de bande d'énergie. Le nombre d'électrons en bas est beaucoup plus grand que le nombre de trous en haut de la bande de valence d'état de basse énergie. Ceci est réalisé en appliquant une polarisation avant à l'homojonction ou à l'hétérojonction et en injectant les porteurs nécessaires dans la couche active. Exciter les électrons de la bande de valence d'énergie inférieure à la bande de conduction d'énergie supérieure. Lorsqu'un grand nombre d'électrons et de trous dans un état d'inversion de population se recombinent, une émission stimulée se produit.
