Le adhartas luath ann an teicneòlas optoelectronic, tha leusairean leth-chonnsachaidh air an cleachdadh gu farsaing ann an diofar raointean leithid cian-chonaltradh, leigheas, giullachd gnìomhachais, agus LiDAR, air sgàth an èifeachdais àrd, meud teann, agus cho furasta ‘s a tha iad a mhodachadh. Aig cridhe na teicneòlais seo tha am meadhan buannachd, a tha a’ cluich pàirt riatanach. Tha e na…“stòr lùtha"a leigeas le sgaoileadh brosnaichte agus gineadh leusair, a’ dearbhadh an leusair'coileanadh, tonn-fhaid, agus comas tagraidh.
1. Dè a th’ ann am Meadhan Buannachd?
Mar a tha an t-ainm ag ràdh, 's e stuth a th' ann am meadhan buannachd a bheir seachad leudachadh optaigeach. Nuair a bhios e air a bhrosnachadh le stòran lùtha taobh a-muigh (leithid stealladh dealain no pumpadh optaigeach), bidh e a' neartachadh solas a tha a' tighinn a-steach tro mheacanism sgaoilidh brosnaichte, a' leantainn gu toradh leusair.
Ann an leusairean leth-chonnsachaidh, mar as trice bidh am meadhan buannachd air a dhèanamh suas den roinn ghnìomhach aig an snaim PN, agus tha buaidh dhìreach aig co-dhèanamh an stuth, an structar agus na dòighean dopaidh aige air prìomh pharaimeatairean leithid sruth tairsinge, tonn-fhaid sgaoilidh, èifeachdas agus feartan teirmeach.
2. Stuthan Buannachd Cumanta ann an Lasairean Semiconductor
’S e leth-sheoltairean co-thàthaichte III-V na stuthan buannachd as cumanta a thathas a’ cleachdadh. Seo eisimpleirean àbhaisteach:
①GaAs (Gallium Arsenide)
Freagarrach airson lasers a bhios a’ sgaoileadh anns an 850–Raon 980 nm, air a chleachdadh gu farsaing ann an conaltradh optaigeach agus clò-bhualadh laser.
②InP (Indium Fosfaid)
Air a chleachdadh airson sgaoilidhean anns na còmhlain 1.3 µm agus 1.55 µm, deatamach airson conaltradh snàth-optaigeach.
③InGaAsP / AlGaAs / InGaN
Faodar na co-dhèanamhan aca a ghleusadh gus diofar thonnan-fada a choileanadh, a’ cruthachadh a’ bhunait airson dealbhaidhean laser tonn-fada a ghabhas gleusadh.
Mar as trice bidh structaran beàrn-chòmhlain dìreach aig na stuthan seo, gan dèanamh gu math èifeachdach ann an ath-cho-chur toll-dealanach le sgaoileadh foton, air leth freagarrach airson an cleachdadh ann am meadhan buannachd laser leth-chonnsachaidh.
3. Mean-fhàs Structaran Buannachd
Mar a tha teicneòlasan saothrachaidh air adhartas a dhèanamh, tha structaran buannachd ann an lasers leth-chonnsachaidh air a thighinn air adhart bho homojunctions tràth gu heterojunctions, agus nas fhaide air adhart gu rèiteachaidhean tobar cuantamach agus dotagan cuantamach adhartach.
①Meadhanach Buannachd Heterojunction
Le bhith a’ cothlamadh stuthan leth-chonnsachaidh le beàrnan-bann eadar-dhealaichte, faodar giùlan agus fotonan a chuingealachadh gu h-èifeachdach ann an roinnean ainmichte, a’ neartachadh èifeachdas buannachd agus a’ lughdachadh sruth tairsinge.
②Structaran Tobair Cuantum
Le bhith a’ lughdachadh tiughas na sgìre gnìomhach chun sgèile nanometer, tha dealanan air an cuingealachadh ann an dà thomhas, a’ meudachadh èifeachdas ath-cho-chur rèididheach gu mòr. Tha seo a’ leantainn gu leusairean le sruthan stairsneach nas ìsle agus seasmhachd teirmeach nas fheàrr.
③Structaran Dotaichean Cuantum
Le bhith a’ cleachdadh dhòighean fèin-chruinneachaidh, thèid nano-structaran neoni-mheudach a chruthachadh, a’ toirt seachad sgaoilidhean geura ìre lùtha. Tha na structaran seo a’ tabhann feartan buannachd nas fheàrr agus seasmhachd tonn-fhaid, gan dèanamh nan àite rannsachaidh teth airson leusairean leth-chonnsachaidh àrd-choileanaidh an ath ghinealaich.
4. Dè a tha am Meadhan Buannachd a’ dearbhadh?
①Tonn-fhad Sgaoilidh
Bidh beàrn-chòmhlain an stuth a’ dearbhadh an leusair'tonn-fhaid s. Mar eisimpleir, tha InGaAs freagarrach airson leusairean faisg air infridhearg, agus tha InGaN air a chleachdadh airson leusairean gorma no violet.
②Èifeachdas & Cumhachd
Bidh gluasad giùlain agus ìrean ath-cho-chur neo-rèididheach a’ toirt buaidh air èifeachdas tionndaidh optigeach gu dealain.
③Coileanadh Teirmeach
Bidh diofar stuthan a’ freagairt ri atharrachaidhean teòthachd ann an diofar dhòighean, a’ toirt buaidh air earbsachd an leusair ann an àrainneachdan gnìomhachais agus armachd.
④Freagairt Modúlachaidh
Bidh am meadhan buannachd a’ toirt buaidh air an laser'astar freagairt, rud a tha deatamach ann an tagraidhean conaltraidh aig astar luath.
5. Co-dhùnadh
Ann an structar iom-fhillte leusairean leth-chonnsachaidh, is e am meadhan buannachd a “chridhe” dha-rìribh.—chan ann a-mhàin airson an leusair a chruthachadh ach cuideachd airson buaidh a thoirt air a bheatha, a sheasmhachd, agus suidheachaidhean tagraidh. Bho thaghadh stuthan gu dealbhadh structarail, bho choileanadh macrascopach gu uidheaman microscopach, tha gach adhartas ann am meadhan buannachd a’ stiùireadh teicneòlas leusair a dh’ionnsaigh coileanadh nas fheàrr, tagraidhean nas fharsainge, agus sgrùdadh nas doimhne.
Le adhartasan leantainneach ann an saidheans stuthan agus teicneòlas nano-saothrachaidh, thathar an dùil gum bi soilleireachd nas àirde, còmhdach tonn-fhaid nas fharsainge, agus fuasglaidhean laser nas glice a’ tighinn bho mheadhanan buannachd san àm ri teachd.—a’ fosgladh barrachd chothroman airson saidheans, gnìomhachas agus comann-shòisealta.
Àm puist: 17 Iuchar 2025