1. Halfgeleider materiaal:

* De kern van een halfgeleiderlaser is een halfgeleidermateriaal, meestal een verbinding zoals galliumarsenide (GaAs) of indiumfosfide (INP).

* Deze materialen hebben een unieke bandstructuur waar elektronen kunnen bestaan ​​in twee energieniveaus:de valentieband (lagere energie) en de geleidingsband (hogere energie).

2. Pompen:

* Om laserlicht te maken, moeten elektronen enthousiast zijn voor de geleidingsband. Dit wordt bereikt door pompen het halfgeleidermateriaal met energie.

* Pompen kan met verschillende methoden worden gedaan:

* elektrisch pompen: Een elektrische stroom aan het aanbrengen op het halfgeleidermateriaal.

* Optisch pompen: Het materiaal verlichten met licht van een hogere energie.

3. Populatie -inversie:

* Wanneer elektronen enthousiast zijn over de geleidingsband, kunnen ze terugvallen op de valentieband en energie vrijgeven in de vorm van licht.

* Echter, om laseractie te bereiken, een aandoening genaamd populatie -inversie is cruciaal. Dit betekent meer elektronen in de geëxciteerde toestand (geleidingsband) hebben dan in de grondtoestand (valentieband).

4. Gestimuleerde emissie:

* Zodra de populatie -inversie is bereikt, kan een foton (lichte deeltje) met de juiste energie interageren met een opgewonden elektron, waardoor het terugvalt naar de valentieband en een ander foton met dezelfde energie en fase uitstraalt.

* Dit wordt gestimuleerde emissie genoemd . Dit uitgestraalde foton kan op zijn beurt andere geëxciteerde elektronen stimuleren om fotonen uit te zenden, wat leidt tot een cascade van identieke fotonen.

5. Optische holte:

* Om een ​​laserstraal te maken, is het halfgeleidermateriaal ingesloten in een optische holte .

* Deze holte bestaat uit twee spiegels, een zeer reflecterende en een gedeeltelijk reflecterende.

* De uitgezonden fotonen stuiteren heen en weer tussen de spiegels, waardoor de intensiteit van het licht wordt vergroot.

* De gedeeltelijk reflecterende spiegel laat een deel van het licht ontsnappen en vormt de laserstraal.

6. Laserlicht:

* Het licht uitgezonden uit een halfgeleiderlaser is zeer coherent (alle fotonen hebben dezelfde frequentie en fase) en monochromatisch (alle fotonen hebben dezelfde golflengte).

* Dit maakt het nuttig in een breed scala aan toepassingen, zoals optische communicatie, laserpointers, barcodescanners en laserchirurgie.

Samenvattend:

Het principe van een halfgeleiderlaser omvat het creëren van een populatie -inversie in een halfgeleidermateriaal, met behulp van gestimuleerde emissie om licht te amplificeren en vervolgens het licht in een optische holte te beperken om een ​​coherente en monochromatische laserstraal te produceren.