Diodi laser a infrarossi — dispositivo e applicazione

Lo sviluppo della tecnologia dei diodi a infrarossi ha richiesto più di un decennio e, infine, grazie allo sviluppo di doppie eterostrutture multi-giunzione nel sistema GaAlAs, è stato ottenuto un aumento significativo e quindi tecnologicamente promettente della resa quantica. diodi infrarossi.

Il raggiungimento del successo in quest'area è dovuto all'efficienza quantistica interna quasi del 100%, all'effetto di "confinamento elettronico" nella regione attiva e all'effetto "multiportante". Ciò è dovuto all'effetto di «attraversamento multiplo» diretto al lato inferiore del cristallo e riflesso dal lato e dal lato superiore, cioè i molteplici fotoni riflessi, senza essere assorbiti nella regione attiva, ora contribuiscono alla radiazione di uscita .

Ne è un esempio l'impianto "Voskhod", prodotto presso l'impianto di Kaluga doppie eterostrutture multi-conflitto di tipo ESAGA-140 con una regione attiva di tipo p spessa 2 μm, drogata con Ge e Zn, che emette regioni contenenti il ​​30% di AlAs, e una regione passiva contenente dal 15 al 30% di AlAs. Lo spessore totale di una tale eterostruttura è di 130-170 μm.Lo strato superiore della struttura ha conduttività di tipo n. Le lunghezze d'onda caratteristiche per queste strutture al massimo dello spettro emesso sono 805, 870 e 940 nm.

Oggi i diodi a infrarossi sono ampiamente utilizzati nei sistemi televisivi con convertitore elettro-ottico e nei dispositivi ad accoppiamento di carica, nei sistemi di videosorveglianza, nell'illuminazione a infrarossi, nel telecomando, nella comunicazione ottica, nonché nelle apparecchiature mediche.

Per creare direttamente laser Sulla base di una doppia eterostruttura, vengono spesso utilizzati sia l'arseniuro di alluminio-gallio AlGaAs che l'arseniuro di gallio GaAs, ei diodi prodotti da questa tecnologia sono chiamati diodi a doppia eterostruttura... Il vantaggio di tali laser è che l'area attiva (la area di esistenza di lacune ed elettroni) è contenuta in uno strato medio sottile e quindi molte più coppie elettrone-lacuna forniscono amplificazione, cioè la radiazione viene amplificata nel modo più efficiente possibile.

I diodi laser a infrarossi con lunghezze d'onda da 780 a 1770 nm e potenze da 5 a 150 mW, ampiamente disponibili oggi sul mercato, sono utilizzati non solo nei lettori CD e DVD. I diodi laser a infrarossi monomodali, come sorgenti di radiazione coerente monocromatica, sono applicabili a sistemi ottici di trasmissione dati, apparecchiature di controllo e misurazione, tecnologia medica, sistemi di sicurezza e di pompaggio laser a stato solido.

Un'importante caratteristica distintiva della radiazione infrarossa è la sua "invisibilità". Grazie al laser infrarosso si può ottenere un punto invisibile, che però può essere osservato con un visore notturno.

Questa proprietà dei laser a infrarossi è anche dovuta al loro uso piuttosto ampio in campo militare, poiché il lavoro con i sistemi di guida laser è ora più facile da nascondere al nemico. Il trasmettitore stesso può essere posizionato anche su un aereo, anche a terra, e allo stesso tempo garantire un'elevata precisione nel colpire missili e bombe "intelligenti", che sono guidate dal punto infrarosso riflesso dal bersaglio.