ليزرات ثنائي الوصلة

ليزرات ثنائي الوصلة ( )
عند سقوط موجة ضوئية( فوتون ) يمتلك طاقة أكبر من فجوة الطاقة ( ) للمادة شبه الموصلة فإن الإلكترونات ( ) (e) تتهيج وتصعد من المستوي الأرض (حزمة التكافؤ) إلى المستوي المتهيج (حزمة التوصيل) وتترك وراءها فجوات ( )(h). تبقى الإلكترونات في المستوي المتهيج فترة زمنية محددة تسمى فترى حياة المستوي أو عمر المستوي ( ) وتنزل بعد ذلك إلى المستوي الأرضي مرة أخرى وتتحد مع الفجوات وتبعث إشعاع. وهذه العملية تمثل الانبعاث التلقائي.
إذا كانت الإلكترونات في المستوي المتهيج وسقط فوتون يمتلك طاقة تساوي فجوة الطاقة( ) فإن الإلكترونان تتحفز على النزول إلى المستوي الأرضي وتتحد مع الفجوات وتبعث إشعاع.وهذه العملية تمثل الانبعاث المحفز التي هي شرط توليد الليزر.



هذا النوع من ليزرات اشباه الموصلات ذات الوصلة الثنائية تعمل حالة النحياز الامامي (Forward Bias) أي ان الطرف الموجب لمصدر الفولتية يربط الى الى الجزء الموجب (p-type) والجزء السالب لمصدر الفولتية يربط الى الجزء السالب لثنائي الوصلة (n-type).وان الوصلة الثنائية تمثل المنطقة الفعالة التي يتولد فيها وينبعث منها الليزر.



كما هو واضح من الشكل,فان هنالك 6 اتجاهات في تركيب الليزر يمكن ان تتجه اليها فوتونات الليزر المنبعثة هي:

الى الاعلى والى الاسفل من منطقة الوصلة (p-n junction) وهذه الفوتونات يمتصها الجزء الموجب (p-type) والجزء السالب (n-type).
بعيدا عن الوصلة الثنائية داخل وخارج مستوى الورقة وهذه الفوتونات لا تخرج بسبب جعل سطح التركيب صقيل يشبه المراة.
الى اليمين والى اليسار من الوصلة الثنائية وهذه الفوتونات يمكن ان تخرج على شكل حزمة ليزر .
هذا النوع من ليزر اشباه الموصلات يعمل بالنمط النبضي فقط لانه يحتاج الى تيار انحياز امامي عالي وكذلك بسبب ارتفاع درجة حرارة التركيب الذي يتلف الليزر . كما ان شعاع الليزر الخارج منها يكون متعدد النمط ( ) يعتمد الطول الموجي ( ) لشعاع الليزر المنبعث على قيمة فجوة الطاقة ( ) للمادة شبه الموصلة وكالاتي :