لیزر دیودی نقطه کوانتومی (Quantum Dot Laser)، در فیزیک (Physics)
انواع لیزرها (Laser) را در آموزش زیر شرح دادیم :
لیزر دیودی نقطه کوانتومی (Quantum Dot Laser) :
Quantum Dot (QD) Laser یک لیزر نیمه هادی است که در آن ناحیه فعال از نقاط کوانتومی (نانوکریستال های نیمه هادی با ابعاد ۲-۱۰ نانومتر) تشکیل شده است. در نقاط کوانتومی، حامل ها (الکترون ها و حفره ها) در هر سه بعد فضایی محصور می شوند و سطوح انرژی کاملا گسسته (شبیه اتم) ایجاد می کنند. این محصورسازی سه بعدی منجر به چگالی حالت های بسیار متمرکز (شبیه تابع دلتا) می شود که خواص بی نظیری به لیزر می دهد.
مکانیزم: نقاط کوانتومی معمولا به روش خود-آرایی (self-assembly) در رشد بلوری (مانند MBE یا MOCVD) به صورت لایه های نازک از ماده ای با عدم تطابق شبکه (مانند InAs روی GaAs) تشکیل می شوند. آنها به صورت جزایر نانومتری با توزیع اندازه و شکل ظاهر می شوند. حامل ها از طریق لایه های اطراف (مانند چاه کوانتومی) به نقاط تزریق می شوند و در سطوح گسسته آن ها بازترکیب شده و نور تولید می کنند. به دلیل گسستگی سطوح، بهره نوری در چگالی حامل پایین به اشباع می رسد و لیزر می تواند با جریان آستانه بسیار پایین کار کند.
مزایای نظری و عملی لیزر QD: چگالی جریان آستانه بسیار پایین (تا چند ده A/cm²)، وابستگی دمایی بسیار کم آستانه (دمای مشخصه T₀ بالا، گاهی تا بینهایت)، پهنای طیف باریک، بهره دیفرانسیلی بالا، و پایداری دمایی عالی. این ویژگی ها لیزر QD را برای کاربردهایی که نیاز به توان کم و پایداری دمایی دارند (مانند مخابرات نوری بدون خنک کننده) ایده آل می کند.
با این حال، تحقق کامل این مزایا در عمل به دلیل توزیع اندازه نقاط و اثرات برهم کنش بین آنها با چالش مواجه است. تحقیقات برای بهبود یکنواختی نقاط و طراحی ساختارهای بهینه ادامه دارد. لیزرهای QD در حال حاضر در برخی کاربردهای خاص (مانند منابع نور برای مخابرات و حسگرها) تجاری شده اند و پتانسیل بالایی برای آینده دارند. آنها به عنوان نسل بعدی لیزرهای نیمه هادی با عملکرد فوق العاده شناخته می شوند.
