Lazer Diyot Nedir? |
ElektrikPort Akademi

Bir zamanlar lazerler, sadece bilim kurgunun bir parçasıyken, günümüzde barkot okuyucularından kuantum bilgisayarlara kadar geniş bir alanda gelişim göstererek birçok teknolojide kullanılır hale gelmiştir. Bu yazımızda sizler için lazer diyotları inceledik.

A- A+

30.04.2016 tarihli yazı 39420 kez okunmuştur.

Diyot Yarı İletken Elektronik Devre Güç Elektroniği ElektrikPort Akademi

Yarı iletken Lazer Nedir?

Yarı iletken lazerler, LED gibi ışık yayarlar fakat LED’den farklı olarak yarı iletken lazerler tek koherentli, güçlü, ve düz ışık hüzmesinden oluşur. Yarı iletken lazerler normal diyot yapısına sahiptir yani P-N eklemine sahiptir. Sıradan bir diyot düz eğilimleme koşulunda tek yönde akım geçirir. Yarı iletken lazer diyotta, düz eğilimleme koşulunda ve iletim bandını düşündüğümüzde p tipi maddedeki holler (boşluklar), enerji kazanarak 𝐸𝑉’den 𝐸𝑐’ye geçer. 𝐸𝑐’den 𝐸𝑉’ye enerji kaybederek temel hale dönmeye çalışan elektronlar ortama aynı zamanda foton yayımlar.

Lazer Diyot Nasıl Işık Üretir?

Lazer diyotta ortaya çıkan ışığı daha güçlü ve yoğun yapmak için katkılama kullanılır. Yarı iletken Si veya In, As, Ga, GaAs gibi maddeler kullanılarak lazer diyodun ışığı güçlendirilir. Elektronlar diyotun içine enjekte edilir ve boşluklar (holler) ile elektronlar birleşerek, elektronların aşırı enerjisinden dolayı foton yayınımı neredeyse sürekli hale gelir (𝐸𝑉, 𝐸𝑐 durumu). Elektronların aşırı enerjisinden dolayı sürekli bir rezonans (titreşim) durumuyla foton akımı meydana gelir ki bu da lazeri oluşturur. Modern lazerler, yoğunlaştırılmış ışık demetini bir lens sayesinde daha yoğun bir şekilde ortama yayar.

►İlginizi Çekebilir: Lazer Nasıl Çalışır | 1. Bölüm

Yarı İletken Lazer Diyodun İcadı

Bu muhteşem icat için kime teşekkür etmeliyiz? General Electric’te çalışan Dr. Robert N. Hall “Uyarılmış Emisyon Yarı iletken Cihazı” (“Stimulated emission semiconductor devices”) adı altında 5 Nisan 1966’da patentini almıştır. Aşağıdaki görsel lazer diyot patentine aittir.

►İlginizi Çekebilir: Schottky Diyot Nedir? | ElektrikPort Akademi

Patent alınan cihazın üzerlerinde yer alan numaralı yerleri açıklayalım:

1) Tipik bir P-N Yarı iletken Lazer diyotu temsil eder.
2) P-tip (mavi kısım)
3) N-tip (kırmızı kısım)
4) Uyarılmış Emisyon P-N eklem bölgesi (resonant boşluğuda denir), orjinal boyutta bu bölge 0.1 µm veya 1000 Angstrom inceliğindedir.
5) Üst elektrot
6) P-tip maddeyi tutturulan yer
7) Alt elektrot
8) N-tip maddeyi tutturulan yer
9) Üst elektrot kontakt kısmı
10) Alt elektrot kontakt kısmı

11) Son derece parlak ön yüzey
12) Rezonans boşluğunda yayılan ışığın daha verimli olması için son derece parlatılmış arka yüzey (modern lazer diyotlarda bu yüzeye lens konulur).
13) Yan yüzeyin yaptığı bir açı ile dış ortamdaki ışık dalgaları veya istenmeyen elektromanyetik dalgalar engellenir. Bu yan yüzey pürüzlü olabilir.
14) Diğer yan yüzey, pürüzlü olabilir.

Lazer Sınıflandırmaları ve Kullanım Alanları

1. Sınıf 1: Normal kullanım koşulları altındadır. Çıkış gücü 0.39 mW (miliwatt), dalgaboyu 600nm civarındadır.
2. Sınıf 1M: Teleskoplar, mikroskoplar gibi yerlerde kullanılırlar.
3. Sınıf 2: Düşük güçlü görünür ışıma yapan lazerler 1. Sınıftan parlak ışıma yaparlar ama güçleri 1mW’ı geçmez. Bu sınıf lazer pointerlar için kullanılır.
4. Sınıf 2M: Bu sınıfın 2. Sınıftan farkı, daha parlak renkli ve güçlü lazerler yapmak için kullanılmaktadır. Bu sınıfta bir insan gözüne gelen ışın sınıf 2’yi geçmemelidir.

5. Sınıf 3R: 5mW’ın altındaki orta güçlü lazerlerdir. Yaralanmaların en alt seviyesidir.
6. Sınıf 3B: Yüksek güçlü darbeli lazerlerdir. Güçleri 500mW civarındadır. Bu sınıfta çalışan kişilerin koruma gözlüğü takmaları zorunludur.
7. Sınıf 4: Çok yüksek güçlü lazerler sınıfırdır. Güçleri 500mW’ı geçer. Cilde nüfus edilirse maruz kalma süresine göre yanık oluşumu ve göz kısmına tutulursa yanıkla beraber kalıcı göz hasarına neden olur. Ayrıca yanıcı maddeleri ateşleyebilecek kadar güçlüdür. Bu sınıflandırmadaki lazerler endüstri, askeri, bilimsel ve tıbbi alanlarda kullanılmaktadır.

Kaynak:

►explainthatstuff
►learnabout-electronics