Cahaya putih semula jadi terdiri dari semua warna VIBGYOR dari spektrum cahaya yang dapat dilihat, yang merupakan jalur lebar dengan frekuensi yang berlainan. LED biasa memberikan output cahaya yang sering terdiri dari satu warna, tetapi cahaya itu juga mengandungi gelombang elektromagnetik, yang meliputi frekuensi jalur yang cukup luas. Sistem lensa yang memfokuskan cahaya memiliki panjang fokus tetap, tetapi panjang fokus yang diperlukan untuk memfokuskan pelbagai panjang gelombang (warna) cahaya adalah berbeza. Oleh itu, setiap warna akan fokus pada titik yang berbeza, menyebabkan 'penyimpangan kromatik'. The cahaya diod laser hanya mengandungi satu frekuensi. Oleh itu, ia dapat difokuskan bahkan dengan sistem lensa sederhana ke titik yang sangat kecil. Tidak ada penyimpangan kromatik kerana hanya ada satu panjang gelombang, juga semua tenaga dari sumber cahaya terkonsentrasi ke titik cahaya yang sangat kecil. LASER adalah akronim untuk Penguatan Cahaya oleh Stimulated Emission of Radiation.
Aberasi Kromatik
Pembinaan Diod Laser
Gambar di atas menunjukkan pembinaan diod laser yang dipermudahkan, yang serupa dengan a diod pemancar cahaya (LED) . Ia menggunakan gallium arsenide doped dengan unsur-unsur seperti selenium, aluminium, atau silikon untuk menghasilkan jenis P dan jenis N bahan semikonduktor . Walaupun dioda laser mempunyai lapisan aktif tambahan dari (intrinsik) gallium arsenide yang mempunyai ketebalan hanya beberapa nanometer, terjepit di antara lapisan P dan N, dengan berkesan mewujudkan Diod PIN (jenis P-Intrinsik-jenis N) . Di lapisan inilah cahaya laser dihasilkan.
Pembinaan Diod Laser
Bagaimana Diod Laser Berfungsi?
Setiap atom mengikut teori kuantum, dapat memberi tenaga hanya dalam tahap tenaga diskrit tertentu. Biasanya, atom berada dalam keadaan tenaga terendah atau keadaan tanah. Apabila sumber tenaga yang diberikan kepada atom dalam keadaan tanah dapat bersemangat untuk pergi ke salah satu tahap yang lebih tinggi. Proses ini dipanggil penyerapan. Setelah berada di tahap itu dalam jangka waktu yang sangat singkat, atom kembali ke keadaan tanah awalnya, memancarkan foton dalam prosesnya, Proses ini disebut pelepasan spontan. Kedua proses ini, penyerapan dan pelepasan spontan, berlaku dalam sumber cahaya konvensional.
Prinsip Tindakan Laser
Sekiranya atom, yang masih dalam keadaan teruja, dipukul oleh foton luar yang mempunyai tenaga yang diperlukan untuk pelepasan spontan, foton luar ditingkatkan oleh yang dikeluarkan oleh atom teruja, Lebih-lebih lagi, kedua foton dilepaskan dari keadaan teruja yang sama dalam fasa yang sama, Proses ini, yang disebut pancaran terangsang, adalah asas untuk tindakan laser (ditunjukkan dalam gambar di atas). Dalam proses ini, kuncinya adalah foton yang mempunyai panjang gelombang yang sama dengan cahaya yang akan dipancarkan.
Amplifikasi dan Penukaran Penduduk
Apabila keadaan yang baik diciptakan untuk pancaran yang dirangsang, semakin banyak atom dipaksa untuk memancarkan foton sehingga memulakan reaksi berantai dan melepaskan sejumlah besar tenaga. Ini menghasilkan peningkatan tenaga yang cepat memancarkan satu panjang gelombang tertentu (cahaya monokromatik), bergerak secara koheren dalam arah tetap tertentu. Proses ini disebut penguat oleh pancaran terangsang.
Bilangan atom dalam tahap apa pun pada masa tertentu disebut populasi tahap itu. Biasanya, apabila bahan tidak teruja secara luaran, populasi di tingkat bawah atau keadaan tanah lebih besar daripada di tingkat atas. Apabila populasi di tingkat atas melebihi populasi di tingkat bawah, yang merupakan pembalikan dari penghunian normal, proses ini disebut inversi populasi. Keadaan ini penting untuk tindakan laser. Untuk sebarang pengeluaran yang dirangsang.
Perlu bahawa tahap tenaga atas atau keadaan stabil bertemu harus mempunyai jangka hayat yang panjang, iaitu, atom harus berhenti pada keadaan stabil yang dijumpai untuk lebih banyak masa daripada pada tahap yang lebih rendah. Oleh itu, untuk tindakan laser, mekanisme pengepaman (menarik dengan sumber luaran) haruslah sedemikian rupa, untuk mengekalkan populasi atom yang lebih tinggi di tahap tenaga atas berbanding dengan di tahap yang lebih rendah.
Perlu bahawa tahap tenaga atas atau keadaan stabil bertemu harus mempunyai jangka hayat yang panjang, iaitu, atom harus berhenti pada keadaan stabil yang dijumpai untuk lebih banyak masa daripada pada tahap yang lebih rendah. Oleh itu, untuk tindakan laser, mekanisme pengepaman (menarik dengan sumber luaran) haruslah sedemikian rupa, untuk mengekalkan populasi atom yang lebih tinggi di tahap tenaga atas berbanding dengan di tahap yang lebih rendah.
Mengawal Diod Laser
Diod laser dikendalikan pada arus yang jauh lebih tinggi, biasanya kira-kira 10 kali lebih besar daripada LED biasa. Rajah di bawah membandingkan graf output cahaya LED biasa dan dioda laser. Dalam LED output cahaya meningkat dengan stabil semasa arus diod meningkat. Dalam diod laser, namun sinar laser tidak dihasilkan sehingga tahap semasa mencapai tahap ambang apabila pelepasan terangsang mula berlaku. Arus ambang biasanya lebih daripada 80% arus maksimum yang akan dilalui oleh peranti sebelum dimusnahkan! Atas sebab ini, arus melalui diod laser mesti diatur dengan teliti.
Perbandingan antara LED
Masalah lain adalah bahawa pelepasan foton sangat bergantung pada suhu, diod sudah beroperasi hampir dengan hadnya dan jadi menjadi panas, oleh itu mengubah jumlah cahaya yang dipancarkan (foton) dan arus diod. Pada masa dioda laser berfungsi dengan cekap, ia beroperasi di ambang bencana! Sekiranya arus berkurang dan turun di bawah arus ambang, pelepasan terangsang akan berhenti terlalu banyak arus dan diodnya dihancurkan.
Oleh kerana lapisan aktif dipenuhi dengan foton berayun, beberapa (biasanya sekitar 60%) cahaya melarikan diri dalam sinar yang sempit dan rata dari pinggir cip diod. Seperti yang ditunjukkan di bawah gambar, beberapa sisa cahaya juga keluar di pinggir yang bertentangan dan sudah terbiasa aktifkan fotodiod , yang menukar cahaya kembali ke arus elektrik. Arus ini digunakan sebagai maklum balas kepada litar pemacu diod automatik, untuk mengukur aktiviti dalam diod laser dan pastikan dengan mengawal arus melalui diod laser, bahawa arus dan output cahaya tetap berada pada tahap yang tetap dan selamat.
Mengawal Diod Laser
Aplikasi Laser Diod
Modul Laser Diod sangat sesuai untuk aplikasi seperti sains hayat, perindustrian, atau instrumen saintifik. Modul Laser Diod tersedia dalam pelbagai panjang gelombang, daya keluaran, atau bentuk rasuk.
Laser berkuasa rendah digunakan dalam semakin banyak aplikasi biasa termasuk pemain CD dan DVD dan perakam, pembaca kod bar, sistem keselamatan, komunikasi optik dan instrumen pembedahan
Aplikasi industri: Ukiran, pemotongan, penulisan, penggerudian, pengelasan, dll.
Aplikasi perubatan menghilangkan tisu yang tidak diingini, diagnostik sel barah menggunakan pendarfluor, ubat gigi. Secara amnya, hasil menggunakan laser lebih baik daripada hasil menggunakan pisau bedah.
Diod Laser yang digunakan untuk Telecom: Di medan telekomunikasi dioda jalur laser 1.3 μm dan 1.55 μm yang digunakan sebagai sumber cahaya utama untuk laser gentian silika mempunyai kehilangan transmisi yang lebih rendah pada jalur. Diod laser dengan jalur yang berbeza digunakan untuk sumber pam untuk penguatan optik atau untuk pautan optik jarak pendek.
Oleh itu, ini semua berkaitan Pembinaan Laser Diod dan kegunaannya. Sekiranya anda berminat membina projek berasaskan LED anda sendiri, maka anda boleh menghampiri kami dengan menghantar pertanyaan atau pemikiran inovatif anda di ruangan komen di bawah. Berikut adalah soalan untuk anda, Apakah fungsi Diod Laser?
