Was ist ein Halbleiterlaser?
Ein Halbleiterlaser verwendet einen Halbleiter als Medium für die Laserschwingung und sendet Laserlicht aus, wenn ein elektrischer Strom angelegt wird. Er wird im Allgemeinen auch als Laserdiode bezeichnet.
Als Laseroszillatoren werden sie derzeit in vielen Geräten eingesetzt.
Sie werden in allen Bereichen eingesetzt, da sie als Laser kompakt sind, bei niedrigen Spannungen und Strömen oszillieren können, einen hohen Wirkungsgrad bei der Umwandlung in Licht haben und sich leicht Laser verschiedener Wellenlängen erzeugen lassen.
Anwendungen von Halbleiterlasern
Halbleiterlaser haben ein breites Anwendungsspektrum, aber die Bereiche, in denen sie eingesetzt werden können, variieren je nach Wellenlänge und Leistung des Laserstrahls.
So steht die Wellenlänge des Lichts in engem Zusammenhang mit der Intensität der Energie.
Daher werden Laser mit großer Wellenlänge und geringer Energie in Sensoren, optischen Messinstrumenten und in der Laserkommunikation eingesetzt, z. B. zur Kollisionsvermeidung in Autos.
Laser mit kürzeren Wellenlängen und höherer Energie werden dagegen für das Beschreiben von Blu-Ray und DVDs, für Drucker und die Laserbearbeitung verwendet.
Funktionsweise von Halbleiterlasern
Halbleiterlaser sind in der Lage, Licht effizient zu emittieren, weil sie es erzeugen können, indem sie von einem elektrischen Strom durchflossen werden. Dies unterscheidet sich von Glühbirnen, die elektrischen Strom in Wärmeenergie umwandeln.
Vereinfacht ausgedrückt, besteht das Innere eines Halbleiterlasers aus Schichten, die als P-Typ-Bereich, Emissionsschicht (aktive Schicht) und N-Typ-Bereich zwischen den Elektroden bezeichnet werden.
Wenn ein elektrischer Strom von den Elektroden fließt, fließen Löcher (Löcher) aus dem P-Typ-Bereich und Elektronen aus dem N-Typ-Bereich in die Emissionsschicht.
Die Löcher und Elektronen verbinden sich in der lichtemittierenden Schicht und emittieren Licht, das in diesem Stadium noch nicht die Eigenschaften von Laserlicht hat.
Das emittierte Licht regt andere Elektronen an, die sich dann mit den Löchern verbinden und Licht emittieren. Dies wird als induzierte Emission bezeichnet.
Das Licht wird auch von Spiegeln in der erzeugenden Schicht reflektiert, was eine weitere induzierte Emission fördert, und das Licht wird verstärkt und als starker Laserstrahl nach außen abgestrahlt.
In den letzten Jahren sind Halbleiterlaser immer feiner strukturiert worden, was zu einer deutlichen Verbesserung ihrer Lichtausbeute geführt hat, und es wird erwartet, dass sich dadurch das Anwendungsspektrum erweitert.