Setelah membaca artikel ini Anda akan belajar tentang struktur laser dioda/semikonduktor. Pelajari juga prinsip pengoperasiannya.
Meskipun termasuk dalam kategori laser solid-state, laser ini berbeda secara signifikan dalam rincian operasi dari laser solid-state lainnya seperti laser ruby dan Nd:YAG, sehingga dianggap sebagai jenis yang terpisah.
Laser semikonduktor pada dasarnya adalah dioda pin. Persimpangan pin dibentuk dengan membawa semikonduktor tipe-p dan tipe-n ke dalam kontak satu sama lain dengan lapisan aktif intrinsik di antara mereka. Ketika arus listrik dilewatkan melalui alat tersebut, sinar laser muncul dari daerah sambungan. Output daya terbatas tetapi biaya rendah, ukuran kecil dan efisiensi yang relatif tinggi membuat laser ini cocok untuk berbagai aplikasi.
Laser ini memiliki konstruksi yang mirip dengan transistor atau dioda semikonduktor. Laser semikonduktor konvensional yang menggunakan galium, arsenik, dan aluminium biasanya memancarkan pulsa inframerah dengan panjang gelombang 0,8 hingga 0,9 µm dengan kekuatan urutan watt. Penelitian dengan material baru, misalnya indium dan fosfor telah menghasilkan sinar laser dengan panjang gelombang lebih panjang 1,1 hingga 1,6 µm yang meningkatkan efisiensi transmisi cahaya pada serat optik.
Penelitian terbaru di bidang laser semikonduktor telah menghasilkan pengembangan sinar laser dengan panjang gelombang yang lebih pendek seperti terlihat, terutama dari daerah spektrum merah. Gambar 14.43 menunjukkan konsep dasar pengaturan untuk semikonduktor atau Laser Dioda.
Sejak penemuannya pada tahun 1962, laser semikonduktor telah berkembang pesat meskipun dengan kecepatan yang lambat. Kemajuan yang lambat di bidang ini mungkin disebabkan oleh tidak tersedianya teknik untuk membuat bahan semikonduktor dengan kemurnian yang diinginkan dan kurangnya elektronika solid-state.
Namun, pertumbuhan baru-baru ini dalam bidang ini sangat menjanjikan dan laser semikonduktor diharapkan dapat menggantikan laser gas dan keadaan padat konvensional. Hal ini karena mereka menawarkan banyak keunggulan unik, misalnya, ukuran kompak, efisiensi tinggi (hingga 20%), panjang gelombang un-kemampuan, konsumsi daya rendah, kemungkinan modulasi keluaran langsung, dan kompatibilitas dengan produksi massal.
Prinsip Operasi:
Laser semikonduktor adalah sistem laser dua tingkat. Keadaan laser atas adalah pita konduksi, dan keadaan bawah adalah pita kelambu. Sinar laser dipancarkan dari celah pita semikonduktor. Agar tindakan penguat dapat dimulai, diperlukan keuntungan yang cukup melalui inversi populasi antara kelambu dan merek konduksi. Pembalikan populasi seperti itu dapat dibuat dengan pemompaan eksternal oleh laser, sinar elektron, atau lampu kilat; namun di sebagian besar laser semikonduktor yang tersedia secara komersial ini dipengaruhi oleh pemompaan internal, yaitu dengan pemompaan listrik menggunakan PN-junction.
Ada banyak desain laser semikonduktor. Beberapa yang lebih penting termasuk yang berikut:
- Laser Umpan Balik Terdistribusi (DFB).
- Laser Rongga Berpasangan.
- Laser Kuantum-Sumur.
- Laser Pemancar Permukaan.
- Inframerah, dan Sinar Laser Terlihat.
Jenis yang berbeda secara struktural adalah sebagai berikut:
(i) Laser Area Luas,
(ii) Laser yang Dipandu Penguatan,
(iii) Laser Berpanduan Indeks Mingguan,
(a) Laser Pemandu Gelombang Ridge,
(b) Laser Pemandu Gelombang Tulang Rusuk,
(iv) Laser yang Dipandu Indeks dengan Kuat.
Keluaran daya dari laser semikonduktor/dioda bervariasi dari 1 mW untuk laser tunggal hingga 0,5 W untuk susunan dioda fase-terkunci yang dibangun di substrat umum. Efisiensi mungkin setinggi 20% untuk laser dioda. Laser ini dapat dioperasikan baik dalam mode continuous wave (CW) atau pulsed wave (PW) dengan tingkat pengulangan yang tinggi.
