কাজের নীতি এবং প্রধান প্রকারগুলিসেমিকন্ডাক্টর লেজার
সেমিকন্ডাক্টরলেজার ডায়োডউচ্চ দক্ষতা, ক্ষুদ্রাকৃতিকরণ এবং তরঙ্গদৈর্ঘ্যের বৈচিত্র্যের সাথে, যোগাযোগ, চিকিৎসা সেবা এবং শিল্প প্রক্রিয়াকরণের মতো ক্ষেত্রে অপটোইলেকট্রনিক প্রযুক্তির মূল উপাদান হিসেবে ব্যাপকভাবে ব্যবহৃত হয়। এই নিবন্ধটি আরও কার্যকরী নীতি এবং সেমিকন্ডাক্টর লেজারের প্রকারগুলি উপস্থাপন করে, যা বেশিরভাগ অপটোইলেকট্রনিক গবেষকের নির্বাচন রেফারেন্সের জন্য সুবিধাজনক।
১. সেমিকন্ডাক্টর লেজারের আলোক-নির্গমন নীতি
সেমিকন্ডাক্টর লেজারের আলোকসজ্জার নীতি ব্যান্ড গঠন, ইলেকট্রনিক ট্রানজিশন এবং সেমিকন্ডাক্টর উপকরণের উদ্দীপিত নির্গমনের উপর ভিত্তি করে তৈরি। সেমিকন্ডাক্টর উপকরণ হল এক ধরণের উপাদান যার একটি ব্যান্ডগ্যাপ থাকে, যার মধ্যে একটি ভ্যালেন্স ব্যান্ড এবং একটি পরিবাহী ব্যান্ড থাকে। যখন উপাদানটি স্থল অবস্থায় থাকে, তখন ইলেকট্রনগুলি ভ্যালেন্স ব্যান্ডটি পূরণ করে যখন পরিবাহী ব্যান্ডে কোনও ইলেকট্রন থাকে না। যখন একটি নির্দিষ্ট বৈদ্যুতিক ক্ষেত্র বাহ্যিকভাবে প্রয়োগ করা হয় বা একটি কারেন্ট ইনজেক্ট করা হয়, তখন কিছু ইলেকট্রন ভ্যালেন্স ব্যান্ড থেকে পরিবাহী ব্যান্ডে স্থানান্তরিত হয়, যা ইলেকট্রন-গর্ত জোড়া তৈরি করে। শক্তি নির্গমন প্রক্রিয়ার সময়, যখন এই ইলেকট্রন-গর্ত জোড়াগুলি বাইরের জগৎ দ্বারা উদ্দীপিত হয়, তখন ফোটন, অর্থাৎ লেজার তৈরি হয়।
2. সেমিকন্ডাক্টর লেজারের উত্তেজনা পদ্ধতি
সেমিকন্ডাক্টর লেজারের জন্য প্রধানত তিনটি উত্তেজনা পদ্ধতি রয়েছে, যথা বৈদ্যুতিক ইনজেকশন টাইপ, অপটিক্যাল পাম্প টাইপ এবং উচ্চ-শক্তি ইলেকট্রন বিম উত্তেজনা টাইপ।
বৈদ্যুতিকভাবে ইনজেক্টেড সেমিকন্ডাক্টর লেজার: সাধারণত, এগুলি গ্যালিয়াম আর্সেনাইড (GaAs), ক্যাডমিয়াম সালফাইড (CdS), ইন্ডিয়াম ফসফাইড (InP), এবং জিঙ্ক সালফাইড (ZnS) এর মতো উপকরণ দিয়ে তৈরি সেমিকন্ডাক্টর সারফেস-জংশন ডায়োড। এগুলি ফরোয়ার্ড বায়াস বরাবর কারেন্ট ইনজেক্ট করে উত্তেজিত হয়, যা জংশন প্লেন অঞ্চলে উদ্দীপিত নির্গমন তৈরি করে।
অপটিক্যালি পাম্পড সেমিকন্ডাক্টর লেজার: সাধারণত, N-টাইপ বা P-টাইপ সেমিকন্ডাক্টর একক স্ফটিক (যেমন GaAS, InAs, InSb, ইত্যাদি) কার্যকরী পদার্থ হিসাবে ব্যবহৃত হয়, এবংলেজারঅন্যান্য লেজার দ্বারা নির্গত আলোর পাম্পযুক্ত উত্তেজনা হিসাবে ব্যবহৃত হয়।
উচ্চ-শক্তি ইলেকট্রন রশ্মি-উত্তেজিত সেমিকন্ডাক্টর লেজার: সাধারণত, তারা N-টাইপ বা P-টাইপ সেমিকন্ডাক্টর একক স্ফটিক (যেমন PbS, CdS, ZhO, ইত্যাদি) ব্যবহার করে এবং বাইরে থেকে একটি উচ্চ-শক্তি ইলেকট্রন রশ্মি ইনজেক্ট করে উত্তেজিত হয়। সেমিকন্ডাক্টর লেজার ডিভাইসগুলির মধ্যে, উন্নত কর্মক্ষমতা এবং বিস্তৃত প্রয়োগের সাথে বৈদ্যুতিকভাবে ইনজেক্ট করা GaAs ডায়োড লেজার যার একটি ডাবল হেটেরোস্ট্রাকচার রয়েছে।
৩. প্রধান ধরণের সেমিকন্ডাক্টর লেজার
একটি সেমিকন্ডাক্টর লেজারের সক্রিয় অঞ্চল হল ফোটন উৎপাদন এবং পরিবর্ধনের মূল ক্ষেত্র, এবং এর পুরুত্ব মাত্র কয়েক মাইক্রোমিটার। অভ্যন্তরীণ তরঙ্গগাইড কাঠামো ফোটনের পার্শ্বীয় বিস্তার সীমিত করতে এবং শক্তি ঘনত্ব (যেমন রিজ ওয়েভগাইড এবং সমাহিত হেটেরোজংশন) বাড়াতে ব্যবহার করা হয়। লেজারটি একটি তাপ সিঙ্ক নকশা গ্রহণ করে এবং দ্রুত তাপ অপচয়ের জন্য উচ্চ তাপ পরিবাহিতা উপকরণ (যেমন তামা-টাংস্টেন খাদ) নির্বাচন করে, যা অতিরিক্ত গরমের কারণে তরঙ্গদৈর্ঘ্যের প্রবাহ রোধ করতে পারে। তাদের গঠন এবং প্রয়োগের পরিস্থিতি অনুসারে, সেমিকন্ডাক্টর লেজারগুলিকে নিম্নলিখিত চারটি বিভাগে শ্রেণীবদ্ধ করা যেতে পারে:
এজ-ইমিটিং লেজার (EEL)
লেজারটি চিপের পাশের ক্লিভেজ পৃষ্ঠ থেকে বের করা হয়, যা একটি উপবৃত্তাকার দাগ তৈরি করে (প্রায় 30°×10° এর বিচ্যুতি কোণ সহ)। সাধারণ তরঙ্গদৈর্ঘ্যের মধ্যে রয়েছে 808nm (পাম্পিংয়ের জন্য), 980 nm (যোগাযোগের জন্য) এবং 1550 nm (ফাইবার যোগাযোগের জন্য)। এটি উচ্চ-শক্তি শিল্প কাটিং, ফাইবার লেজার পাম্পিং উৎস এবং অপটিক্যাল যোগাযোগ ব্যাকবোন নেটওয়ার্কগুলিতে ব্যাপকভাবে ব্যবহৃত হয়।
2. উল্লম্ব গহ্বর পৃষ্ঠ নির্গমনকারী লেজার (VCSEL)
লেজারটি চিপের পৃষ্ঠের সাথে লম্বভাবে নির্গত হয়, যার একটি বৃত্তাকার এবং প্রতিসম রশ্মি থাকে (ডাইভারজেন্স অ্যাঙ্গেল <15°)। এটি একটি ডিস্ট্রিবিউটেড ব্র্যাগ রিফ্লেক্টর (DBR) সংহত করে, যা একটি বহিরাগত রিফ্লেক্টরের প্রয়োজনীয়তা দূর করে। এটি 3D সেন্সিং (যেমন মোবাইল ফোনের মুখ সনাক্তকরণ), স্বল্প-পরিসরের অপটিক্যাল যোগাযোগ (ডেটা সেন্টার) এবং LiDAR-এ ব্যাপকভাবে ব্যবহৃত হয়।
৩. কোয়ান্টাম ক্যাসকেড লেজার (QCL)
কোয়ান্টাম ওয়েলসের মধ্যে ইলেকট্রনের ক্যাসকেড ট্রানজিশনের উপর ভিত্তি করে, তরঙ্গদৈর্ঘ্য মধ্য-থেকে-দূর-ইনফ্রারেড পরিসর (3-30 μm) জুড়ে থাকে, জনসংখ্যা বিপর্যয়ের প্রয়োজন ছাড়াই। ফোটনগুলি আন্তঃসাবব্যান্ড ট্রানজিশনের মাধ্যমে উৎপন্ন হয় এবং সাধারণত গ্যাস সেন্সিং (যেমন CO₂ সনাক্তকরণ), টেরাহার্টজ ইমেজিং এবং পরিবেশগত পর্যবেক্ষণের মতো অ্যাপ্লিকেশনগুলিতে ব্যবহৃত হয়।
টিউনেবল লেজারের বহিরাগত গহ্বর নকশা (গ্রেটিং/প্রিজম/MEMS মিরর) ±50 nm তরঙ্গদৈর্ঘ্য টিউনিং পরিসীমা অর্জন করতে পারে, যার লাইনউইথ সংকীর্ণ (<100 kHz) এবং পার্শ্ব-মোড প্রত্যাখ্যান অনুপাত (>50 dB)। এটি সাধারণত ঘন তরঙ্গদৈর্ঘ্য বিভাগ মাল্টিপ্লেক্সিং (DWDM) যোগাযোগ, বর্ণালী বিশ্লেষণ এবং জৈব চিকিৎসা ইমেজিংয়ের মতো অ্যাপ্লিকেশনগুলিতে ব্যবহৃত হয়। সেমিকন্ডাক্টর লেজারগুলি যোগাযোগ লেজার ডিভাইস, ডিজিটাল লেজার স্টোরেজ ডিভাইস, লেজার প্রক্রিয়াকরণ সরঞ্জাম, লেজার চিহ্নিতকরণ এবং প্যাকেজিং সরঞ্জাম, লেজার টাইপসেটিং এবং মুদ্রণ, লেজার চিকিৎসা সরঞ্জাম, লেজার দূরত্ব এবং সংযোজন সনাক্তকরণ যন্ত্র, বিনোদন এবং শিক্ষার জন্য লেজার যন্ত্র এবং সরঞ্জাম, লেজার উপাদান এবং যন্ত্রাংশ ইত্যাদিতে ব্যাপকভাবে ব্যবহৃত হয়। এগুলি লেজার শিল্পের মূল উপাদানগুলির অন্তর্গত। এর বিস্তৃত অ্যাপ্লিকেশনের কারণে, লেজারের অসংখ্য ব্র্যান্ড এবং নির্মাতা রয়েছে। পছন্দ করার সময়, এটি নির্দিষ্ট চাহিদা এবং প্রয়োগ ক্ষেত্রের উপর ভিত্তি করে করা উচিত। বিভিন্ন নির্মাতাদের বিভিন্ন ক্ষেত্রে বিভিন্ন অ্যাপ্লিকেশন রয়েছে এবং প্রকল্পের প্রকৃত প্রয়োগ ক্ষেত্র অনুসারে নির্মাতা এবং লেজার নির্বাচন করা উচিত।
পোস্টের সময়: নভেম্বর-০৫-২০২৫