لیزر دیودی با ناهمگون دوگانه (Double Heterostructure Laser)، در فیزیک (Physics)
انواع لیزرها (Laser) را در آموزش زیر شرح دادیم :
لیزر دیودی با ناهمگون دوگانه (Double Heterostructure Laser) :
Double Heterostructure (DHS) Laser همان لیزر ناهمگون دوگانه است که در توضیح قبلی (شماره ۸۴) به عنوان مهم ترین نوع لیزر ناهمگون معرفی شد. در این ساختار، یک لایه نازک از یک ماده نیمه هادی با شکاف انرژی کمتر (ناحیه فعال) بین دو لایه از یک ماده با شکاف انرژی بیشتر (لایه های محصورکننده) ساندویچ می شود. هر دو طرف ناحیه فعال با مواد ناهمگون احاطه شده است، از این رو "دوگانه" نامیده می شود. این ساختار هم محصورسازی حامل ها و هم محصورسازی نور را به طور همزمان انجام می دهد.
مکانیزم: لایه های با شکاف انرژی بیشتر (مانند AlGaAs با درصد آلومینیوم بالا) یک سد پتانسیل برای الکترون ها در نوار رسانش و حفره ها در نوار ظرفیت ایجاد می کنند. در نتیجه، الکترون ها و حفره های تزریق شده نمی توانند از ناحیه فعال (GaAs) خارج شده و در آنجا به دام می افتند. این امر چگالی حامل ها را در ناحیه فعال افزایش می دهد و بازده بازترکیب تابشی را بالا می برد. همزمان، ضریب شکست بالاتر ناحیه فعال (به دلیل شکاف انرژی کمتر) نسبت به لایه های اطراف، یک موجبر دی الکتریک ایجاد می کند و نور تولید شده را در همان ناحیه محصور می کند.
مزایای DHS نسبت به ساختارهای ساده تر: کاهش شدید چگالی جریان آستانه (از ۱۰⁴ به حدود ۱۰³ A/cm²)، امکان کار در دمای اتاق به صورت پیوسته، بازده کوانتومی بالاتر، و کیفیت پرتو بهتر. DHS پایه ای برای توسعه لیزرهای دیودی عملی و تجاری شد. با استفاده از این ساختار، لیزرهای AlGaAs/GaAs برای طول موج های ۷۸۰-۸۸۰ نانومتر ساخته شدند.
امروزه ساختارهای پیشرفته تری مانند چاه کوانتومی (Quantum Well) و نقطه کوانتومی (Quantum Dot) که در واقع نسل های بعدی ساختارهای ناهمگون هستند، جایگزین DHS ساده شده اند. با این حال، اصل محصورسازی حامل ها و نور با لایه های ناهمگون همچنان اساس تمام این ساختارهاست. DHS یک شاهکار مهندسی مواد بود که دنیای الکترونیک و فوتونیک را دگرگون کرد.
