LASER bán dẫn - đề tài tiểu luận sinh viên

28 4.4K 5
LASER bán dẫn - đề tài tiểu luận sinh viên

Đang tải... (xem toàn văn)

Tài liệu hạn chế xem trước, để xem đầy đủ mời bạn chọn Tải xuống

Thông tin tài liệu

MÔN : VẬT LÝ LASER GVHD : Th.S Trần Thị Hồng NHÓM SVTH : Phan Quang Mạnh Bùi Vũ My Na Trần Thị Bích Ngọc Huỳnh Thúy Ngọc Lê Thị Thanh Nhân LASER BÁN DẪN Giới thiệu chung Cấu tạo Nguyên lý hoạt động Tính chất Tính chất Ứng dụng I.GIỚI THIỆU CHUNG  Laser rắn thường hoạt động với tần số hay vài tần số  Môi trường hoạt tính chất rắn  Ví dụ: Laser Ruby  Laser lỏng hoạt động với tần số hay nhiều tần số phụ thuộc vào dung môi nguồn bơm  Mơi trường hoạt tính chất lỏng, dung dịch thuốc nhuộm màu  Laser khí có vùng bước sóng phát từ vùng tử ngoại đến hồng ngoại  Mơi trường hoạt tính chất khí  Ví dụ: Laser He-Ne  Laser bán dẫn cấu trúc từ lớp tiếp xúc p-n  Bức xạ biến thiên điều khiển cách liên tục  Ví dụ: Laser GaAs I.GIỚI THIỆU CHUNG Lịch sử chế tạo LASER bán dẫn * LASER viết tắt cụm từ Light Amplification by Stimulated Emisson of Radiation nghĩa khuếch đại ánh sáng xạ cưỡng * Năm 1960, Herbert Nelson phịng thí nghiệm RCA chế tạo lớp tiếp xúc dị thể dùng LASER bán dẫn * Năm 1963, Nikolay Basov cộng sản xuất LASER bán dẫn chế tạo từ GaAs Liên Xô * Ngay sau thành tựu này, với nhiệm vụ làm nguồn bơm cho LASER rắn thông thường, LASER bán dẫn thay cho nguồn bơm phức tạp tốn khác * Hiện nhà khoa học Mỹ nghiên cứu LASER bán dẫn hồng ngoại mơ hình nhỏ I.GIỚI THIỆU CHUNG 2.Một vài đặc tính bật LASER bán dẫn: a Ưu điểm: * Gọn nhẹ (toàn cấu trúc LASER vài milimet khối) mà có độ tin cậy cao * Độ bền học cao, hiệu suất cao, công suất tiêu thụ nhỏ, khả điều biến tần số cao, giá thành tương đối thấp b Nhược điểm: * Quang phổ LASER bán dẫn bị ảnh hưởng nhiệt độ, áp suất * Khó chế tạo LASER có cơng suất xung lớn, tính đơn sắc, tính song song loại LASER khác II.CẤU TẠO  Một LASER bán dẫn có cấu tạo tiếp xúc p-n có dạng hình hộp chữ nhật  Chiều dài BCH cỡ 0,5-1mm, chiều cao cỡ 0,05-0,1mm, bề dày lớp tích cực cỡ 1-2 µm, có chiết suất lớn đóng vai trị ống dẫn sóng  Hai mặt phẳng giới hạn đối diện đánh bóng song song với có vai trò hai gương phản xạ Dòng phân cực thuận  Các bề mặt lại làm nhám để ngăn ngừa việc phát xạ Bề mặt nhám hướng không mong Vùng lớp đệm Ánh sáng muốn phát Vùng hoạt động  Đế tản nhiệt đặt lớp bán dẫn làm kim Vùng lớp đệm loại Các mặt song song bóng nhẵn III.NGUYÊN LÝ HOẠT ĐỘNG  Laser bán dẫn có cấu trúc gồm nhiều mối nối p-n III.NGUYÊN LÝ HOẠT ĐỘNG Tạp chất nhóm V cung cấp điện tử cho chất bán dẫn nên gọi tạp chất cho (donor) Chất bán dẫn có pha thêm tạp chất nhóm V gọi bán dẫn loại N (Negative) Tạp chất nhóm III tiếp nhận điện tử từ chất bán dẫn để sinh lỗ trống nên gọi tạp chất nhận (acceptor) Chất bán dẫn có pha thêm tạp chất nhóm III gọi bán dẫn loại P (Positive) Khi cho hai lớp bán dẫn tiếp xúc nhau, điện tử (e) từ bán dẫn loại N khuếch tán sang bán dẫn loại P Tại diễn việc tái hợp điện tử lỗ trống (h) Ngay sau đó, trạng thái cân thiết lập, miền chuyển tiếp p-n suy biến Khi áp vào mối nối này, vùng chuyển tiếp lại trở lại trạng thái suy biến, e từ vùng N phun vào vùng P Lúc này, e phun tái hợp với h xạ photon Tức là: electron từ trạng thái lượng cao (vùng dẫn) rơi xuống vùng hóa trị, kết hợp với lỗ trống phát photon- tia LASER Trong công nghiệp:  LASER bán dẫn sử dụng việc đọc đĩa Compact -Trong đĩa Compact thông tin mã hóa dạng mã nhị phân, ghi lên đĩa với tín hiệu hốc rãnh - Người ta dùng LASER bán dẫn loại (AlGa)As có bước sóng 0.83 µm chiếu lên hốc rãnh này, đĩa quay tia phản xạ mặt hốc đĩa truyền qua hệ quang học thu qua photodiode -Đĩa Compact với ưu điểm lưu lượng thông tin chất lượng tuyệt hảo, sử dụng bền, ngồi tìm thơng tin ở vị trí đĩa cách dễ dàng Vì ngày đĩa Compact sử dụng rộng rãi  Ngày cịn có đĩa Blu-ray có cơng suất lưu trữ lớn ghi nội dung độ phân giải cao, gấp lần so với chuẩn DVD trước Loại đĩa có 25 GB nhớ ghi mặt đĩa đơn 12 cm, cho phép thu hình tới 13 (Ở độ phân giải chuẩn DVD, tức khoảng 720*480) so với đĩa 4,7 GB trước thu Đĩa quang có tên Disque Blu-ray áp dụng tia laser màu xanh để nạp dung lượng vào đĩa Việc sử dụng laser có bước sóng ngắn tăng mật độ lưu trữ thiết bị lưu trữ quang học, bước sóng LASER cỡ 405nm Đầu đọc đĩa CD laser bán dẫn Một đĩa CD đọc đầu đọc laser bán dẫn có bước sóng 780nm thông qua phần lớp Polycarbonate Sự thay đổi khoảng cách “pit” “land” gây nên cường độ mạnh, yếu khác tia laser bị phản chiếu Và diode gắn ổ đọc ghi nhận thay đổi từ liệu đĩa đọc từ đĩa CD * Máy đọc mã vạch laser Các máy quét mã vạch dùng tia sáng laser cho tia sáng mãnh cắt ngang bề mặt mã vạch Ưu điểm máy quét dùng tia laser qt nhạy, xác, qt mã vạch bề mặt cong có khả quét tầm xa Máy in laser Tạo tia laser có cường độ phát xạ thay đổi theo cấp độ xám điểm ảnh (pixel) - Bắn tia laser trải suốt chiều dài trống (theo dòng ảnh) - Như vậy, cường độ tia laser liên tục thay đổi (lúc yếu/lúc mạnh) phụ thuộc vào điện áp điểm ảnh Trong y học:  Trong y học LASER ứng dụng theo phương thức sau Phản ứng quang hóa được hiểu sau: phân tử ở trạng thái trung hòa (ở mức lượng bản) thì hoạt tính sinh học của nó yếu (thí dụ oxy phân tử tổ chức sinh học) Dưới tác động của photon chùm tia Laser phân tử ấy được chuyển lên trạng thái kích thích ở đấy hoạt tính sinh học của nó mạnh mẽ hv + O2 ⇒ O2 * a Dùng làm quang châm  Cấu tạo phận điều trị -Bộ phận điều trị gồm 10 kênh, 10 kênh hoàn toàn giống nhau, độc lập với - Mỗi kênh có đầu châm Đầu châm lase bán dẫn có bước sóng 940 nm + Tần số điều biến đầu châm thay đổi từ 100HZ + Đầu châm laser có bước sóng 940nm có điểm quý giá, sử dụng chúng làm kim quang học thay kim kim loại châm cứu cổ truyền + Có khả xuyên sâu vào mô – 6cm Ứng dụng điều trị - Di chứng liệt nửa người tai biến mạch máu não - Bại não trẻ em - Đau thoái hoá cột sống cổ, cột sống thắt lưng - Đau dây thần kinh toạ liệt mặt ngoại biên - Đau quanh khớp vai đau dây thần kinh sau zona b Thiết bị LASER bán dẫn quang trị liệu đa bước sóng Multil  Cấu tạo: - LASER quang trị liệu đa bước sóng dựa tảng kỹ thuật thiết bị LASER bán dẫn hồng ngoại chiếu đầu phát chùm bước sóng 650 nm, tăng cường thêm bước sóng vùng hồng ngoại bước sóng 940 nm - Trong thiết bị, hai tia laser làm việc hai bước sóng khác kết hợp nhờ vào hệ thống quang học cho hai chùm tia trộn lẫn vào tạo nên tác dụng cộng hưởng đồng thời lên điểm vị trí tổn thương b Ứng dụng điều trị thiết bị LASER bán dẫn quang trị liệu đa bước sóng Multilaser plus -Tổn thương gân, cơ: Tổn thương bao hoạt dịch, bong gân, xuất huyết não, tai biến mạch máu não, dãn dây chằng, chứng đau vận động nhiều, t ổn thương gân điểm vận động -Tổn thương khớp mãn kinh niên: Viêm khớp mãn tính, chứng viêm khớp thấp khớp, viêm dây chằng, viêm gân, tổn thương xương bánh chè -Đau mãn tính: Mụn giộp, đau lưng cổ, đau xương bàn chân, đau dây th ần kinh sinh ba, thần kinh sọ, đau dây thần kinh cánh tay, ch ứng tê b ại, đau cứng vai -Chấn thương, gãy: Đứt gân, cơ, rách vận động… Trong quân sự: * Máy đo khoảng cách laser quân loại thiết bị quan trọng Có nhiều loại khác nhau: máy đo cự ly hàng không, máy đo cự ly xe tăng, máy đo cự ly xách tay v.v Máy đo cự ly hàng không đo xác cự ly từ máy bay đến mục tiêu mặt đất, nâng cao độ trúng đích ném bom Nguyên lý hoạt động: đo khoảng thời gian chênh lệch xung laser phát xung phản hồi nhân với tốc độ ánh sáng(300.000km/s), lấy kết chia 2, cự ly cần đo * Ứng dụng làm động tên lửa Laser bán dẫn có độ định hướng cao cho tập trung lượng góc khối nhỏ tạo nên cường độ lớn Vì laser bán dẫn ứng dụng chế tạo động tên lửa… -Laser từ thời điểm phát minh (1960) trở thành đối tượng ý sát giới quân Nó mang lại nhiều ích lợi - laser bán dẫn nhanh chóng ứng dụng quân đội với tư cách máy đo xa-chỉ thị laser hay radar laser * Tia laser dùng làm vũ khí, chưa phổ biến Vũ khí laser cơng suất thấp làm lố mắt đối phương, dùng tác chiến gần, khoảng cách vài km, trời mưa mù khoảng cách cịn ngắn hơn, xách tay, lắp xe tăng, máy bay trực thăng * Rada laser có độ xác cao rada thơng thường, hướng dẫn hai tàu vũ trụ ghép nối xác khơng gian Máy bay chiến đấu bay tầm siêu thấp, trang bị rada laser né xác tất chướng ngại vật, kể đường dây điện Tuy nhiên, thiết bị laser chịu ảnh hưởng thời tiết, trời mù mưa khoảng cách đo bị giảm nhiều * Vũ khí laser lượng cao dùng chùm tia laser cực mạnh chiếu đến điểm mục tiêu, dừng lại thời gian ngắn để vật liệu chảy khí hố Chùm tia laser mạnh phá huỷ đường điện, gây cháy thùng nguyên liệu máy bay, gây nổ đạn đạo Lắp đặt mặt đất, tàu, máy bay, vệ tinh, có tốc độ nhanh, xác cao, khơng cần thuốc mồi, khơng sinh lực đẩy phía sau, khơng tạo nhiễm nên loại vũ khí "sạch sẽ" Vũ khí laser lắp đặt vệ tinh bắn hạ tên lửa đạn đạo vệ tinh đối phương Laser sử dụng bom để định vị hay sử dụng làm vũ khí để hạ gục mục tiêu Trong đời sống: Ngoài laser bán dẫn dùng làm bút bảng , máy chống trộm,… Bút bảng Máy chống trộm XIN CHÂN THÀNH CẢM ƠN CÔ VÀ CÁC BẠN ĐÃ CHÚ Ý LẮNG NGHE! ^^ ...  Ví dụ: Laser He-Ne  Laser bán dẫn cấu trúc từ lớp tiếp xúc p-n  Bức xạ biến thiên điều khiển cách liên tục  Ví dụ: Laser GaAs I.GIỚI THIỆU CHUNG Lịch sử chế tạo LASER bán dẫn * LASER viết... dùng LASER bán dẫn * Năm 1963, Nikolay Basov cộng sản xuất LASER bán dẫn chế tạo từ GaAs Liên Xô * Ngay sau thành tựu này, với nhiệm vụ làm nguồn bơm cho LASER rắn thông thường, LASER bán dẫn. .. (acceptor) Chất bán dẫn có pha thêm tạp chất nhóm III gọi bán dẫn loại P (Positive) Khi cho hai lớp bán dẫn tiếp xúc nhau, điện tử (e) từ bán dẫn loại N khuếch tán sang bán dẫn loại P Tại diễn

Ngày đăng: 27/02/2014, 16:26

Hình ảnh liên quan

 Một LASER bán dẫn có cấu tạo là một tiếp xúc p-n có dạng hình - LASER bán dẫn - đề tài tiểu luận sinh viên

t.

LASER bán dẫn có cấu tạo là một tiếp xúc p-n có dạng hình Xem tại trang 6 của tài liệu.
Bút chỉ bảng - LASER bán dẫn - đề tài tiểu luận sinh viên

t.

chỉ bảng Xem tại trang 27 của tài liệu.

Từ khóa liên quan

Mục lục

  • Slide 1

  • Slide 2

  • I.GIỚI THIỆU CHUNG

  • Slide 4

  • Slide 5

  • II.CẤU TẠO

  • III.NGUYÊN LÝ HOẠT ĐỘNG

  • Slide 8

  • Slide 9

  • Slide 10

  • Slide 11

  • IV.ỨNG DỤNG

  • Slide 13

  • Slide 14

  • Slide 15

  • Slide 16

  • Slide 17

  • Slide 18

  • Slide 19

  • Slide 20

  • Slide 21

  • Slide 22

  • Slide 23

  • Slide 24

  • Slide 25

  • Slide 26

  • Slide 27

  • XIN CHÂN THÀNH CẢM ƠN CÔ VÀ CÁC BẠN ĐÃ CHÚ Ý LẮNG NGHE! ^^

Tài liệu cùng người dùng

  • Đang cập nhật ...

Tài liệu liên quan