Poluprovodnicki laseri

Poluprovodnicki laseri

LASER (Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation) je izvor svetlosnog zračenja koji emituje koherentan snop fotona, kao izvor stabilan je po frekvenciji, talasnoj dužini i snazi. Za razliku od svetlosti koju emituju uobičajeni izvori, laserska svetlost je uglavnom monohromatska, tj. samo jedne talasne dužine (boje) i usmerena je u uskom snopu. Snop je koherentan, što znači da su elektromagnetni talasi međusobno u istoj fazi i šire se u istom smeru. Sastavljen je od rezonatorske šupljine i aktivne sredine koja ga ispunjava. Otkriven je u SAD 1960. godine.

Prema vrsti materijala od kojeg je napravljen laseri mogu biti:
    Čvrstotelni laseri
    Gasni laseri
    Poluprovodnički laseri
    Tečni laseri
    Hemijski laseri
    Laseri na bojama
    Laseri na parama metala
    Laser na slobodnim elektronima

OSNOVNI ELEMENTI LASERA
Sastavni delovi lasera su:
    Aktivna sredina
    Sistem pobude
    Rezonator
Laser se pušta u rad tako što se uključi sistem pumpe (pobuda), time nastaje inverzija naseljenosti radnih nivoa, čime se stvaraju uslovi za stimulisanu emisiju unutar aktivne sredine. Da bi se ponašao kao generator, još je potrebno da radi u režimu povratne sprege, što se realizuje uz pomoć rezonatora. Prag pri kome laser počinje sa radom dobijamo kada pojačanje u rezonatoru kompenzuje sve ostale gubitke, gubitke usled propagacije zraka i usled pojave laserskog snopa.

POLUPROVODNIČKI LASER –  predstavlja laser malih dimenzija proizveden od poluprovodničkih materijala, izvedena na različitim strukturama kao što su kvantna jama, kvantna žica ili kvantna tačka. Najjednostavniju strukturu ima diodni poluprovodnički laser, kod koga na n-strani višak elektrona predstavlja naosioce struje, dok na p-strani preovladavaju šupljine koje predstavljaju nedostatak elektrona. Kad se na p-stranu primeni pozitivan napon, a na n-stranu negativan, elektroni i šupljine se kreću jedni prema drugima. Čestice se sretnu u ultratankom prostoru koji se naziva kvantna jama, gde se vrši rekombinacija elektrona i šupljina pri čemi dolazi do emisije fotona. Ako su krajevi diode ujedno i visokoreflektujuća ogledala dolazi do laserskog efekta, emitovanja istovrsnih koherentnih fotona.
Energija fotona (boja svetlosti) određena je svojstvima poluprovodničkog spoja, iznosom energijskog procepa. Za lasere na GaAs taj energijski procep iznosi oko 1.45 eV, što odgovara emisiji fotona talasne dužine 885 nm. Plavi laser je pojam koji označava poluprovodničke lasere u području 400 nm do 450 nm, a čije ostvarenje predstavlja značajan napredak u razvoju laserskih displeja i povećanju kapaciteta optičkih memorija.
Poluprovodnički laser je uređaj za oscilaciju ili pojačanje optičkog talasa baziran na stimulisanoj emisiji fotona pri prelazima elektrona u poluprovodniku pod uslovima inverzne naseljenosti.
Ideja o poluprovodničkim laserima predložena je 1957. godine od strane ruskog naučnika N.Basova. 1962. godine, prateći teoretske analize i predlog Basova i Dumkea,  radnici u četiri laboratorije u SAD demonstriraju svoje verzije poluprovodničkih lasera.
Prvi realizovani poluprovodnički laseri su radili na niskim temperaturama u impulsnom režimu, da bi godinu dana kasnije proizveli za rad u kontinualnom režimu. Put daljem razvoju i efikasnijoj emisiji otvorila su 1963.godine trojica naučnika H.Kramer, Ž. Alferov i R. Kazarinov predlogom o laserskim diodama sa heterostrukturom.
Tim ruskog naučnika Alferova !968.godine je izveo prvi impulsni laser sa duplom heterostrukturom, da bi već 1970. godine demonstrirao rad prvog kontinualnog poluprovodničkog lasera na sobnoj temperaturi.  Laserske diode su još uvek bile daleko od praktične primene. Bio je potreban veliki broj otkrića da bi doveli poluprovodničke lasere na današnji tehnološki nivo.
. Danas, poluprovodnički laseri predstavljaju praktično jednu od najbitnijih optoelektronskih naprava optičke fiber komunikacije i optičko skladištenje podataka, a isto tako su široko rasprostranjeni u nizu aplikacija u mnogim oblastima, Ovaj uspeh je očekivan s’ obzirom na činjeniicu da se pumpanje poluprovodničkih lasera vrši na taj način što se propušta struja kroz njih na odgovarajućem naponskom nivou.