صمامات الليزر الثنائية

2013 تبسيط علم الإلكترونيات

ستان جيبيليسكو

مؤسسة الكويت للتقدم العلمي

الفيزياء

صمام الليزر الثنائي هو ديودٌ يبث الضوء أو صمام ثنائي يبث الأشعة تحت الحمراء متخصِّص، لديه وصلة N-P مسطَّحة كبيرة نسبياً موضوعة فوق أساسٍ من المعدن أو السيليكون يُدعى الركيزة.

تُصدِر الوصلة إشعاعاً متّسقاً (Coherent) إذا مرّرنا تيّاراً أمامياً كافياً عبرها. في الإشعاع المتّسق، تحدث كل الطاقة الكهرو مغنطيسية وفق طول موجة وحيد، و"تتراصف" في الطور جميعُ الجبهات الموجية بعضها مع بعض.

إذا بقي التيّار الأمامي تحت عتبة معيّنة، يتصرَّف صمام الليزر الثنائي كأنه صمام ثنائي باثّ للضوء أو صمام ثنائي باثّ للأشعة تحت الحمراء عادي.

وعندما يصل التيّار إلى المستوى الحرج أو يتجاوزه، تعود حاملات الشحنة قرب الوصلة N-P للاتّحاد مع بعضها، بحيث يحدث إطلاق الليزر (التأثير الذي ينتج الإشعاع المتّسق).

يرينا الشكل 5-14 بنيةَ صمام ليزر ثنائي نموذجي، وهو يُعرَف أيضاً باسم ليزر الحقن.

تعمل صمامات الليزر الثنائية بشكل جيّد على وجه الخصوص في التطبيقات التي نريد فيها للأشعة المرئية أو تحت الحمراء أن تقطع أبعاداً طويلةً عبر الهواء الصافي أو الفضاء الخالي.

فمع انتشار الأشعة عبر مسافاتٍ كبيرة، يتعرَّض الإشعاع المتّسق (كضوء أو أشعة تحت حمراء) إلى درجةٍ من الوهن أقلّ من الضوء أو الأشعة تحت الحمراء العادية، وذلك لأننا نستطيع أن نركِّز الأشعة في حزمة طاقة ضيّقة "متوازية"، لا تنتثر للخارج إلى درجة كبيرة وهي تبتعد عن مصدرها.