Une diode laser (LD), une diode laser à injection (ILD) ou une diode laser est un dispositif semi-conducteur similaire à une diode électroluminescente qui est créé à la jonction de la diode laser. [1] Les diodes laser sont les types de produits laser les plus courants, avec un large éventail d’utilisations, notamment la communication par fibre optique, les lecteurs de codes-barres, les pointeurs laser, les rayons de lecture/enregistrement de CD/DVD/Blu, l’impression laser, l’éclairage et la lumière laser. faisceau.
Une diode laser est une diode électrique LED. La région active de la diode laser est une région intrinsèque et les vecteurs (électrons et trous) sont pompés dans la région par N et P. Alors que la recherche de diode laser LED est initialement simple PN, tous les lasers modernes utilisent une étérostructure à double actionnement, où les vecteurs et les photons, ils sont limités pour maximiser leurs chances de recombinaison et de génération de lumière.
Contrairement à une diode ordinaire, l’objectif d’une diode laser est de recombiner tous les porteurs de la région I et de produire de la lumière. Par conséquent, les diodes laser sont produites à l’aide de semi-conducteurs à bande directe. La structure de diode épitaxiale laser est développée à l’aide de l’une des techniques de croissance cristalline, généralement à partir d’un substrat dopé au N et en augmentant la couche dopée active, suivie d’une couche de placage de contact dopant-fiche.
La couche active plus épaisse est constituée de puits quantiques, qui offrent un seuil plus bas et une plus grande efficacité.
Les diodes laser forment un sous-ensemble de la classification plus large des diodes à jonction p-n des semi-conducteurs. La puissance de transmission avant la diode laser provoque l' »injection » de deux espèces de porteurs – des trous et des électrons – sur les côtés opposés de la région de vidange de la jonction p-n.
Les trous sont injectés par la calotte P et des électrons dans le semiconducteur dopé n. (Une région de vidage, sans porteurs de charge, est formée en raison de la différence de potentiel électrique entre les semi-conducteurs de type n et p, quel que soit l’endroit où elle est en contact physique). En raison de l’utilisation de la majorité de la charge d’injection de diode, cette classe de lasers est parfois appelée injection laser ou injection de diode laser (ILD). Les lasers à diode étant des dispositifs à semi-conducteurs, ils peuvent également être classés comme lasers à semi-conducteurs. Ou encore, la conception distingue les lasers à diode des lasers à semi-conducteurs.
Une autre méthode pour alimenter les lasers à diodes consiste à utiliser des pompes optiques. La lampe optique à semi-conducteur pompe en utilisant une puce semi-conductrice III-V comme moyen de gain et un autre laser (souvent une autre diode laser) comme source de la pompe. L’OPSL offre de nombreux avantages par rapport à l’ILD, notamment en ce qui concerne la sélection de longueur d’onde et l’interférence des structures d’électrodes internes.
Lorsqu’un électron et un trou sont présents dans la même région, ils peuvent se recombiner ou « s’annihiler » pour produire une émission spontanée – c’est-à-dire que l’électron peut réoccuper l’état énergétique du trou, émet un photon avec une énergie égale à celle du trou. différence entre l’état d’origine de l’électron et du trou. (Dans une diode à jonction semi-conductrice conventionnelle, l’énergie libérée par la recombinaison des électrons et des trous est éliminée sous forme de phonons, c’est-à-dire la vibration du réservoir, plutôt que de photons).
L’émission spontanée sous lixiviation produit des propriétés similaires à celles des LED. L’émission spontanée est nécessaire pour initier les oscillations du laser, mais elle constitue l’une des nombreuses sources d’inefficacité une fois que le laser oscille.
La différence entre un photon laser semi-conducteur et un semi-conducteur à diode électroluminescente à jonction (n’émettant pas de lumière) réside dans le type de semi-conducteur utilisé, la structure physique qui donne la possibilité d’émission de l’atome et des photons. Ces semi-conducteurs émetteurs de photons sont les semi-conducteurs dits à bande interdite directe . Les propriétés du silicium et du germanium, qui sont un seul élément semi-conducteur, ne s’alignent pas correctement sur la bande interdite pour permettre l’émission de photons, et ne sont pas considérées comme directes .
D’autres matériaux, appelés composés semi-conducteurs, ont des structures cristallines identiques à celles du silicium ou du germanium, mais utilisent des arrangements alternatifs de deux espèces atomiques différentes au type d’échecs pour briser la symétrie. La transition entre les matériaux dans le modèle alternatif crée la propriété critique bande interdite directe .
L’arséniure de phosphure de gallium, l’antimonide de gallium et le nitrure de gallium sont tous des exemples de matériaux semi-conducteurs composés qui peuvent être utilisés pour créer des diodes électroluminescentes.
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