انواع دیودهای لیزر نیمه هادی

لیزرها بر اساس ساختارشان طبقه بندی می شوند: FP، DFB، DBR، QW، VCSEL FP: Fabry-Perot، DFB: بازخورد توزیع شده، DBR: بازتابنده براگ توزیع شده، QW: چاه کوانتومی، VCSEL: لیزر منعکس شده با سطح حفره عمودی.
(1) دیود لیزری نوع Fabry-Pero (FP) از یک لایه فعال همپایه و یک لایه محدود کننده در دو طرف لایه فعال تشکیل شده است و حفره تشدید از دو صفحه برش کریستال و لایه فعال تشکیل شده است. ممکن است از نوع N باشد، همچنین می تواند از نوع P باشد. به دلیل وجود مانع ناهمگونی به دلیل اختلاف شکاف باند، الکترون‌ها و حفره‌های تزریق شده به لایه فعال نمی‌توانند در یک لایه فعال نازک پخش و محصور شوند، به طوری که حتی یک جریان کوچک نیز به راحتی قابل درک است. لایه فعال شکاف باند باریک دارای ضریب شکست بزرگ‌تری نسبت به لایه محصور است و نور در ناحیه‌ای متمرکز می‌شود که نرخ بهره بالایی دارد، بنابراین به لایه فعال نیز محدود می‌شود. هنگامی که الکتریسیته F تشکیل دهنده انشعاب معکوس در لایه فعال از نوار رسانایی به نوار ظرفیت (یا سطح ناخالصی) تغییر می کند، فوتون ها با سوراخ ها ترکیب می شوند تا فوتون ها را ساطع کنند و فوتون ها در یک حفره با دو شکاف تشکیل می شوند. هواپیماها انتشار بازتاب متقابل به طور مداوم برای به دست آوردن بهره نوری افزایش می یابد. هنگامی که بهره نوری بیشتر از از دست دادن حفره تشدید باشد، لیزر به بیرون ساطع می شود. لیزر در اصل یک تقویت کننده تشدید نوری با تابش تحریک شده است.
(2) دیود لیزری بازخورد توزیع شده (DFB) تفاوت اصلی بین آن و دیود لیزری نوع FP این است که انعکاس توده ای از آینه حفره ندارد و مکانیسم انعکاس آن تنها توسط گریتینگ براگ در موجبر ناحیه فعال ارائه می شود. رضایت دیافراگم اصل پراکندگی براگ. اجازه انعکاس به عقب و جلو در محیط را دارد و لیزر زمانی ظاهر می شود که محیط به وارونگی جمعیت برسد و بهره با شرط آستانه مطابقت داشته باشد. این نوع مکانیسم بازتاب یک مکانیسم بازخورد ظریف است، از این رو دیود لیزری بازخورد توزیع شده نامیده می شود. با توجه به عملکرد انتخابی فرکانس توری براگ، تک رنگی و جهت دهی بسیار خوبی دارد. علاوه بر این، چون از صفحه برش کریستالی به عنوان آینه استفاده نمی کند، ادغام آن آسان تر است.
(3) دیود لیزر بازتابنده توزیع شده براگ (DBR) تفاوت بین آن و دیود لیزر DFB در این است که ترانشه دوره ای آن روی سطح موجبر فعال نیست، بلکه روی موجبر غیرفعال در هر دو طرف موجبر لایه فعال است. یک موجبر موجدار دوره ای غیرفعال به عنوان آینه براگ عمل می کند. در طیف گسیل خود به خودی، تنها امواج نور نزدیک فرکانس براگ می توانند بازخورد موثری ارائه دهند. با توجه به ویژگی‌های بهره موجبر فعال و بازتاب براگ موجبر دوره‌ای غیرفعال، تنها موج نور نزدیک فرکانس براگ می‌تواند شرایط نوسان را برآورده کند و در نتیجه لیزر را ساطع می‌کند.
(4) دیودهای لیزری چاه کوانتومی (QW) هنگامی که ضخامت لایه فعال به طول موج De Broglie (λ 50 نانومتر) کاهش می یابد یا در مقایسه با شعاع بور (1 تا 50 نانومتر)، خواص نیمه هادی اساسی. تغییرات، ساختار نوار انرژی نیمه هادی، ویژگی های تحرک حامل اثر جدیدی خواهد داشت - اثر کوانتومی، چاه پتانسیل مربوطه به یک چاه کوانتومی تبدیل می شود. ما LD با ابرشبکه و ساختار چاه کوانتومی را چاه کوانتومی LD می نامیم. داشتن یک چاه پتانسیل حامل LD یک چاه کوانتومی منفرد (SQW) LD نامیده می شود و یک چاه کوانتومی LD که دارای n چاه پتانسیل حامل و یک سد (n+1) باشد، چاه چند پیش شارژ (MQW) LD نامیده می شود. دیود لیزری چاه کوانتومی ساختاری دارد که در آن ضخامت لایه فعال (d) یک دیود لیزر ناهمگونی دوتایی عمومی (DH) ده ها نانومتر یا کمتر است. دیودهای لیزری چاه کوانتومی دارای مزایای جریان آستانه پایین، عملکرد دمای بالا، عرض خط طیفی باریک و سرعت مدولاسیون بالا هستند.
(5) لیزر ساطع کننده سطح حفره عمودی (VCSEL) ناحیه فعال آن بین دو لایه محصور قرار دارد و یک پیکربندی ناهمگونی دوگانه (DH) را تشکیل می دهد. به منظور محدود کردن جریان تزریق در ناحیه فعال، جریان کاشت کاملاً در یک ناحیه فعال دایره‌ای با استفاده از تکنیک‌های ساخت مدفون محدود می‌شود. طول حفره آن در طول طولی ساختار DH مدفون است، معمولاً 5 ~ 10μ¼m، و دو آینه حفره آن دیگر صفحه برش کریستال نیستند و یک آینه آن در سمت P قرار دارد (کلید دیگری طرف آینه در سمت N قرار می گیرد (سمت زیرلایه یا سمت خروجی نور) دارای مزایای بازده نوری بالا، آنتالپی کاری بسیار کم، پایداری در دمای بالا و عمر طولانی است.