Laser Diode: ໂຄງສ້າງ, ປະເພດ ແລະ ຄູ່ມືການນໍາໃຊ້

Laser diode ເປັນອຸປະກອນ semiconductor ທີ່ຜະລິດແສງແດດທີ່ແຄບ, ແຂງແຮງ ແລະ ເຈາະຈົງ. ບໍ່ຄືກັບ LED, ມັນເຮັດວຽກຜ່ານການກະຕຸ້ນພາຍໃນຊ່ອງແສງ, ເຮັດໃຫ້ມັນມີທິດທາງທີ່ສູງກວ່າ ແລະ ຄວບຄຸມຄື້ນທີ່ແຫນ້ນແຫນ້ນກວ່າ.

ຄ1. ພື້ນຖານ Laser Diode

ຄ2. ໂຄງສ້າງພາຍໃນ Laser Diode ແລະ ການສ້າງ Beam

ຄ3. Laser Diode ເຮັດວຽກແນວໃດ?

ຄ4. ຄຸນລັກສະນະແລະປະສິດທິພາບຂອງຜົນຜະລິດ Laser Diode

ຄ5. ປະເພດຫຼັກຂອງ Laser Diodes

ຄ6. Laser Diode ข้อดีແລະຂໍ້ເສຍຫາຍ

ຄ7. ໂປຣແກຣມ Laser Diode

ຄ8. ສະຫລຸບ

ຄ9. ຄໍາຖາມທີ່ຖາມເລື້ອຍໆ [FAQ]

Figure 1. Laser Diode

ພື້ນຖານ Laser Diode

Laser diode ເປັນອຸປະກອນ semiconductor ທີ່ປ່ຽນພະລັງງານໄຟຟ້າໃຫ້ເປັນແສງທີ່ແຄບ, ສອດຄ່ອງ ແລະ ເກືອບຈະເປັນສີດຽວ. ເນື່ອງຈາກຜົນຜະລິດຂອງມັນມີທິດທາງສູງແລະຮຸນແຮງ ມັນຈຶ່ງຖືກໃຊ້ໃນລະບົບການສື່ສານ ອຸປະກອນການສັງເກດ ເຄື່ອງມືອຸດສະຫະກໍາ ອຸປະກອນການແພດ ແລະເຄື່ອງເອເລັກໂຕຣນິກ.

Laser diodes ມັກຖືກປຽບທຽບກັບ LED ເພາະທັງສອງເປັນແຫຼ່ງແສງສະຫວ່າງ semiconductor. ຄວາມແຕກຕ່າງຫຼັກແມ່ນວິທີທີ່ແສງສະຫວ່າງຖືກສ້າງແລະປ່ອຍອອກມາ. LED ຜະລິດແສງທີ່ກວ້າງຂວາງ ແລະ ມີທິດທາງຫນ້ອຍກວ່າຜ່ານການປ່ອຍອອກມາຕາມທໍາມະຊາດ, ໃນຂະນະທີ່ laser diode ໃຊ້ການກະຕຸ້ນທີ່ກະຕຸ້ນພາຍໃນຊ່ອງແສງເພື່ອສ້າງແສງສະຫວ່າງທີ່ເຂັ້ມແຂງຂຶ້ນພ້ອມກັບການຄວບຄຸມຄື້ນທີ່ແຫນ້ນແຟ້ນ.

Laser Diode vs LED

ລັກສະນະ	Laser Diode	LED
ແສງສະຫວ່າງ	ແຄບ, ເຈາະຈົງ	ແສງສະຫວ່າງທີ່ກວ້າງຂວາງ
ຄວາມສອດຄ່ອງກັນ	ສູງ	ຕ່ໍາ
ການຄວບຄຸມຄື້ນ	ແຫນ້ນ	ການແຜ່ຂະຫຍາຍທີ່ກວ້າງຂວາງ
ຄວາມຮຸນແຮງ	ສູງ	ພໍ ສົມ ຄວນ
ທິດ ທາງ	ເຂັ້ມແຂງ	ອ່ອນ ແອ
ການໃຊ້ທົ່ວໄປ	ການສື່ສານທາງສາຍຕາ, ການກວດສອບ, ການສັງເກດເຫັນ	ເຄື່ອງຊີ້ບອກ, ແສງສະຫວ່າງ, ການສະແດງ

ໂຄງສ້າງພາຍໃນ Laser Diode ແລະ ການສ້າງ Beam

Figure 2. Laser Diode Internal Structure and Beam Formation

ສ່ວນຫຼັກ ແລະ ຫນ້າທີ່ຫຼັກ

• ຊັ້ນ P-type ແລະ n-type: ສ້າງ semiconductor junction

• ຂອບເຂດທີ່ເຮັດວຽກ: ບ່ອນທີ່ເອເລັກໂຕຣອນແລະຮູປະກອບກັນເພື່ອສ້າງ photon

• ຊ່ອງແສງ: ຈໍາກັດແສງສະຫວ່າງ ແລະ ສະຫນັບສະຫນູນການຂະຫຍາຍຕົວ

• ແງ່ມຸມທີ່ສະທ້ອນ: ສະທ້ອນ photon ໄປມາເພື່ອສ້າງການກະທໍາ laser

• ຕິດຕໍ່: ສົ່ງກະແສຕໍ່ໄປ

• ແພັກເກດ: ປົກປ້ອງອຸປະກອນແລະຊ່ວຍຈັດການກັບຄວາມຮ້ອນ

ຊ່ອງຫວ່າງໂດຍກົງ vs ທາງອ້ອມ

ພຶດຕິກໍາທາງວັດຖຸ	ຊ່ອງຫວ່າງໂດຍກົງ	ຊ່ອງຫວ່າງຂອງພັກໂດຍກົງ
ປະສິດທິພາບການປ່ອຍແສງແດດ Photon	ສູງ	ຕ່ໍາ
ຄວາມເຫມາະສົມສໍາລັບ laser diodes	ດີ	ທຸກຍາກ
ບົດບາດທໍາມະດາ	ການສ້າງແສງສະຫວ່າງ	ເອເລັກໂຕຣນິກ, ບໍ່ແມ່ນການປ່ອຍແສງແດດຕົ້ນຕໍ

Laser Diode ເຮັດວຽກແນວໃດ?

Figure 3. How a Laser Diode Works

• ກະ ແສ ໄປ ຫນ້າ ຖືກ ນໍາ ໃຊ້ ຂ້າມ ຈຸດ ຕິດ ຕໍ່ p-n

• ເອເລັກໂຕຣອນແລະຮູຖືກສັກເຂົ້າໄປໃນຂອບເຂດທີ່ເຮັດວຽກ

• ການປະສົມພັນໃຫມ່ເຮັດໃຫ້ເກີດແສງແດດ

• Photons ເດີນທາງໄປຕາມແກນຂອງຊ່ອງ ແລະ ສະທ້ອນໃສ່ລະຫວ່າງແງ່ມຸມຕ່າງໆ

• ການກະຕຸ້ນເພີ່ມຈໍານວນຂອງ photon ທີ່ສອດຄ່ອງກັນ

• ຜົນ ປະ ໂຫຍດ ຂອງ ສາຍ ຕາ ຈະ ເພີ່ມ ຂຶ້ນ ຈົນ ກວ່າ ມັນ ເກີນ ກວ່າ ການ ສູນ ເສຍ ພາຍ ໃນ

• ແສງທີ່ແຂງແຮງອອກຈາກຫນ້າສະທ້ອນ

ໃນ ກະ ແສ ຕ່ໍາ, ການ ປ່ອຍ ອອກ ມາ ແມ່ນ ອ່ອນ ແອ ແລະ ສ່ວນ ຫລາຍ ຈະ ເກີດ ຂຶ້ນ ໂດຍ ທໍາ ມະ ຊາດ. ເມື່ອ ກະ ແສ ເຖິງ ລະ ດັບ ຂອບ ເຂດ, ການ ກະ ຕຸ້ນ ຈະ ມີ ອິດ ທິ ພົນ ແລະ ການ ກະ ທໍາ ຂອງ laser ທີ່ ຫມັ້ນ ຄົງ ຈະ ເລີ່ມ ຕົ້ນ. ຊ່ອງແສງຈະເພີ່ມຄວາມເຂັ້ມແຂງໃຫ້ແກ່ແສງທີ່ເດີນທາງໄປໃນທິດທາງທີ່ຖືກຕ້ອງ, ເຮັດໃຫ້ແສງແດດທີ່ແຂງແຮງແລະແຄບກວ່າ.

ຄຸນລັກສະນະແລະປະສິດທິພາບຂອງຜົນຜະລິດ Laser Diode

ລາຍລະອຽດ

ລາຍລະອຽດ	ຄວາມຫມາຍທີ່ໃຊ້ການໄດ້
ຄື້ນ	ກໍານົດສີ, ຄວາມເຂົ້າກັນໄດ້ຂອງປານກາງ ແລະ ຄວາມເຫມາະສົມໃນການຮູ້ສຶກ
ຂອບເຂດປະຈຸບັນ	ກະ ແສ ຕ່ໍາ ທີ່ ສຸດ ທີ່ ຈໍາ ເປັນ ສໍາ ລັບ ການ ກະ ທໍາ laser
แรงดันຂ້າງຫນ້າ	ສະພາບການດໍາເນີນງານໄຟຟ້າຂ້າມ diode
ພະລັງຜະລິດສາຍຕາ	ຄວາມເຂັ້ມແຂງຂອງແສງສະຫວ່າງທີ່ປ່ອຍອອກມາ
ອຸນຫະພູມການດໍາເນີນງານ	ມີຜົນກະທົບຕໍ່ຄວາມຫມັ້ນຄົງ, ປະສິດທິພາບ ແລະ อายุการใช้งาน
ປະສິດທິພາບຂອງຄ້ອຍພູ	ການປ່ຽນແປງຂອງພະລັງສາຍຕາຕໍ່ການປ່ຽນແປງຂອງກະແສ
ປະເພດແພັກເກດ	ມີຜົນກະທົບຕໍ່ການຕິດຕັ້ງ, ຄວາມເຢັນ ແລະ ການລວມເຂົ້າກັນ

ລັກສະນະຜົນອອກ

• ຜົນຜະລິດທີ່ສອດຄ່ອງ

• ແສງເກືອບສີດຽວ

• ທິດ ທາງ ທີ່ ເຂັ້ມ ແຂງ

• ຄວາມສະຫວ່າງສູງ

• ຄວາມໄວໃນການຕອບສະຫນອງໄວ

ປະເພດຫຼັກຂອງ Laser Diodes

ປະເພດ	ລັກສະນະຫຼັກ	ຄວາມມັກໃຊ້ທົ່ວໄປ
ໂຄງສ້າງທີ່ແຕກຕ່າງກັນສອງດ້ານ	ການຈໍາກັດທາງສາຍຕາທີ່ດີກວ່າ	ການດໍາເນີນງານ laser ທີ່ມີປະສິດທິພາບທົ່ວໄປ
Quantum well	ຂອບເຂດທີ່ເຮັດວຽກບາງໆຊ່ວຍປັບປຸງການຄວບຄຸມແລະປະສິດທິພາບ	ອຸປະກອນຂະຫນາດນ້ອຍທີ່ມີປະສິດທິພາບສູງ
Separate confinement heterostructure (SCH)	ແຍກຂອບເຂດຈໍາກັດຂອງພາຫະນະ ແລະ ສາຍຕາ	ປະສິດທິພາບ ແລະ ປະສິດທິພາບ ຂອງ beam ທີ່ ດີກວ່າ
VCSEL	ການປ່ອຍອອກຈາກຜິວຫນ້າຊິບ	Data links, sensing, compact arrays

Laser Diode ข้อดีແລະข้อเสีย

ຜົນປະໂຫຍດ ແລະ ຂໍ້ຈໍາກັດ

ຜົນປະໂຫຍດ	ຂໍ້ບົກພ່ອງ
ຂະຫນາດນ້ອຍ	ຄວາມຮູ້ສຶກໄວຂອງອຸນຫະພູມ
ປະສິດທິພາບສູງ	ຄວາມ ເປັນ ຫ່ວງ ເລື່ອງ ຄວາມ ປອດ ໄພ ຂອງ ຕາ
Focused beam	ຕ້ອງມີການຄວບຄຸມຄົນຂັບລົດ
ການຕອບສະຫນອງໄວ	ສາມາດໄດ້ຮັບຄວາມເສຍຫາຍຈາກກະແສເກີນໄປ
ຄວາມໄວ້ວາງໃຈທີ່ດີພ້ອມກັບການອອກແບບທີ່ຖືກຕ້ອງ	ການຈັດການກັບຄວາມຮ້ອນເປັນສິ່ງສໍາຄັນ

ການນໍາໃຊ້ Laser Diode

• ການສື່ສານ fiber-optic

• ເຄື່ອງ scanner barcode

• ເຄື່ອງພິມ Laser

• ລະບົບເກັບຮັກສາສາຍຕາ

• ເຄື່ອງມືການແພດ

• ອຸປະກອນວັດແທກ

• LiDAR ແລະ ລະບົບຂອບເຂດ

• ເຄື່ອງມືຂະບວນການ ແລະ ການຈັດຕຽມທາງອຸດສະຫະກໍາ

ການສະຫລຸບ

Laser diodes ເປັນແຫຼ່ງແສງພື້ນຖານໃນການສື່ສານ, ການຮູ້ສຶກ, ການແພດ, ອຸດສະຫະກໍາ ແລະ ລະບົບຜູ້ໃຊ້. ປະສິດທິພາບຂອງມັນຂຶ້ນຢູ່ກັບໂຄງສ້າງພາຍໃນ, ການເລືອກວັດສະດຸ, ລັກສະນະການຜະລິດ ແລະ ຫມວດຂັບລົດທີ່ຖືກຕ້ອງ. ເຂົາ ເຈົ້າຍັງ ຕ້ອງການ ການ ຄວບ ຄຸມ ກະ ແສ ທີ່ ເຫມາະ ສົມ, ການ ຈັດ ການ ກັບ ຄວາມ ຮ້ອນ ແລະ ການ ຈັດ ການ ທີ່ ປອດ ໄພ ເພື່ອ ຈະ ທໍາ ງານ ໄດ້ ດີ.

ຄໍາຖາມທີ່ຖາມເລື້ອຍໆ [FAQ]

Continuous-wave laser diode ແມ່ນຫຍັງ?

ມັນ ເປັນ laser diode ທີ່ ສົ່ງ ແສງ ສະຫວ່າງ ຢ່າງ ຕໍ່ ເນື່ອງ ໃນ ຂະນະ ທີ່ ກະ ແສ ຖືກ ນໍາ ໃຊ້.

pulsed laser diode ແມ່ນຫຍັງ?

ມັນ ເປັນ laser diode ທີ່ ສົ່ງ ແສງ ອອກ ມາ ໃນ ໄລຍະ ສັ້ນໆ ແທນ ທີ່ ຈະ ເປັນ ແສງ ທີ່ ຕໍ່ ເນື່ອງ.

ເປັນຫຍັງແສງຈາກlaser diode ຈຶ່ງບໍ່ງ່າຍທີ່ຈະໃຊ້ໂດຍກົງສະເຫມີໄປ?

ເພາະ ສ່ວນ ຫລາຍ ແລ້ວ ທ່ອນ ນັ້ນ ບໍ່ ໄດ້ ເປັນ ວົງ ກົມ ຫລື ເປັນ ແບບ ດຽວ ກັນ, ອາດ ຈໍາ ເປັນ ຕ້ອງ ມີ ແວ່ນ ຕາ ເພີ່ມ ເຕີມ ເພື່ອ ຈະ ໄດ້ ຫລໍ່ ຫລອມ ຫລື ເຈາະ ຈົງ ໃສ່ ມັນ.