لیزر دیودی مبتنی بر پیوندگاه (Homojunction Diode Laser)، در فیزیک (Physics)
انواع لیزرها (Laser) را در آموزش زیر شرح دادیم :
لیزر دیودی مبتنی بر پیوندگاه (Homojunction Diode Laser) :
Homojunction Diode Laser اولین نوع لیزر نیمه هادی بود که در سال ۱۹۶۲ ساخته شد. در این لیزر، پیوندگاه (junction) بین دو لایه از یک ماده نیمه هادی (مثلا GaAs) با نوع آلایش متفاوت (نوع p و نوع n) ایجاد می شود. هر دو لایه از یک ماده با شکاف انرژی یکسان هستند، از این رو "همگون" (homo) نامیده می شود. ساختار بسیار ساده است، اما عملکرد آن در دمای اتاق بسیار ضعیف است و معمولا فقط در دمای نیتروژن مایع (۷۷ کلوین) و به صورت پالسی کار می کند.
مکانیزم: با اعمال ولتاژ بایاس مستقیم به پیوندگاه p-n، الکترون ها از سمت n و حفره ها از سمت p به ناحیه تخلیه تزریق می شوند. در این ناحیه، الکترون ها و حفره ها بازترکیب شده و نور تولید می کنند (گسیل خودبه خودی). اگر چگالی جریان به اندازه کافی بالا باشد، بازترکیب های تحریک شده (گسیل القایی) غالب شده و لیزر اتفاق می افتد. در لیزر همگون، ناحیه بازترکیب بسیار گسترده است و الکترون ها و حفره ها به سرعت از ناحیه خارج می شوند، بنابراین به چگالی جریان بسیار بالایی (۱۰⁴ A/cm²) برای لیزر نیاز است.
کاربرد لیزر همگون در حال حاضر عمدتا تاریخی است و کاربرد عملی ندارد. این لیزرها برای اثبات امکان لیزر در نیمه هادی ها اهمیت داشتند. با ظهور لیزرهای ناهمگون (Heterojunction) که چگالی جریان آستانه را هزاران بار کاهش دادند، لیزرهای همگون منسوخ شدند. امروزه فقط در آزمایشگاه های آموزشی برای نشان دادن اصول اولیه لیزرهای نیمه هادی استفاده می شوند.
چالش های اصلی لیزر همگون: چگالی جریان آستانه بسیار بالا، نیاز به دمای پایین، و بازده بسیار پایین. ساختار آن قادر به محصور کردن مؤثر نور و حامل ها نبود. با وجود این، اختراع آن گام مهمی در توسعه فناوری لیزر بود و جایزه نوبل فیزیک در سال ۲۰۰۰ به پیشگامان این حوزه (ژورس آلفروف و هربرت کرومر) به دلیل توسعه لیزرهای ناهمگون اهدا شد.
