سیمی کنڈکٹر لیزرز کا دل: گین میڈیم پر گہری نظر

آپٹو الیکٹرانک ٹیکنالوجی کی تیز رفتار ترقی کے ساتھ، سیمی کنڈکٹر لیزر مختلف شعبوں جیسے ٹیلی کمیونیکیشن، میڈیسن، انڈسٹریل پروسیسنگ، اور LiDAR میں بڑے پیمانے پر استعمال ہو چکے ہیں، ان کی اعلی کارکردگی، کمپیکٹ سائز، اور ماڈلن میں آسانی کی بدولت۔ اس ٹکنالوجی کے مرکز میں حاصل کرنے کا ذریعہ ہے، جو بالکل اہم کردار ادا کرتا ہے۔ یہ بطور کام کرتا ہے۔"توانائی کا ذریعہ"جو محرک اخراج اور لیزر پیدا کرنے کے قابل بناتا ہے، لیزر کا تعین کرتا ہے۔'s کارکردگی، طول موج، اور درخواست کی صلاحیت۔

1. حاصل کرنے کا میڈیم کیا ہے؟

جیسا کہ نام سے پتہ چلتا ہے، ایک گین میڈیم ایک ایسا مواد ہے جو آپٹیکل ایمپلیفیکیشن فراہم کرتا ہے۔ بیرونی توانائی کے ذرائع (جیسے برقی انجیکشن یا آپٹیکل پمپنگ) سے پرجوش ہونے پر، یہ محرک اخراج کے طریقہ کار کے ذریعے واقعے کی روشنی کو بڑھا دیتا ہے، جس سے لیزر آؤٹ پٹ ہوتا ہے۔

سیمی کنڈکٹر لیزرز میں، گین میڈیم عام طور پر PN جنکشن پر ایکٹو ریجن پر مشتمل ہوتا ہے، جس کی مادی ساخت، ساخت، اور ڈوپنگ کے طریقے کلیدی پیرامیٹرز جیسے تھریشولڈ کرنٹ، اخراج طول موج، کارکردگی، اور تھرمل خصوصیات کو براہ راست متاثر کرتے ہیں۔

2. سیمی کنڈکٹر لیزرز میں کامن گین میٹریلز

III-V کمپاؤنڈ سیمی کنڈکٹرز سب سے زیادہ استعمال ہونے والے گین میٹریل ہیں۔ عام مثالوں میں شامل ہیں:

①GaAs (گیلیم آرسنائیڈ)

850 میں خارج ہونے والے لیزرز کے لیے موزوں ہے۔-980 nm رینج، وسیع پیمانے پر آپٹیکل مواصلات اور لیزر پرنٹنگ میں استعمال کیا جاتا ہے.

②InP (انڈیم فاسفائیڈ)

1.3 µm اور 1.55 µm بینڈ میں اخراج کے لیے استعمال کیا جاتا ہے، جو فائبر آپٹک مواصلات کے لیے اہم ہے۔

③InGaAsP / AlGaAs / InGaN

ان کی کمپوزیشن کو مختلف طول موج حاصل کرنے کے لیے ٹیون کیا جا سکتا ہے، جو ٹیون ایبل ویو لینتھ لیزر ڈیزائن کی بنیاد بنتی ہے۔

یہ مواد عام طور پر براہ راست بینڈ گیپ ڈھانچے کو نمایاں کرتے ہیں، جو انہیں فوٹوون کے اخراج کے ساتھ الیکٹران ہول کے دوبارہ ملاپ میں انتہائی موثر بناتے ہیں، جو سیمی کنڈکٹر لیزر گین میڈیم میں استعمال کے لیے مثالی ہے۔

3. نفع کے ڈھانچے کا ارتقاء

جیسا کہ فیبریکیشن ٹیکنالوجیز نے ترقی کی ہے، سیمی کنڈکٹر لیزرز میں حاصل ڈھانچے ابتدائی ہم آہنگی سے ہیٹروجنکشنز تک، اور آگے کوانٹم ویل اور کوانٹم ڈاٹ کنفیگریشنز تک تیار ہوئے ہیں۔

①ہیٹروجنکشن گین میڈیم

سیمی کنڈکٹر مواد کو مختلف بینڈ گیپس کے ساتھ ملا کر، کیریئرز اور فوٹان کو مؤثر طریقے سے مخصوص علاقوں میں محدود کیا جا سکتا ہے، فائدہ کی کارکردگی کو بڑھا کر اور تھریشولڈ کرنٹ کو کم کیا جا سکتا ہے۔

②کوانٹم ویل سٹرکچرز

فعال خطے کی موٹائی کو نینو میٹر پیمانے پر کم کر کے، الیکٹران دو جہتوں میں محدود ہو جاتے ہیں، جس سے ریڈی ایٹیو ری کمبینیشن کی کارکردگی میں نمایاں اضافہ ہوتا ہے۔ اس کے نتیجے میں کم تھریشولڈ کرنٹ اور بہتر تھرمل استحکام والے لیزر ہوتے ہیں۔

③کوانٹم ڈاٹ سٹرکچرز

خود اسمبلی کی تکنیکوں کا استعمال کرتے ہوئے، صفر جہتی نانو اسٹرکچرز بنائے جاتے ہیں، جو توانائی کی سطح کی تیز تقسیم فراہم کرتے ہیں۔ یہ ڈھانچے بہتر فوائد کی خصوصیات اور طول موج استحکام پیش کرتے ہیں، جو انہیں اگلی نسل کے اعلیٰ کارکردگی والے سیمی کنڈکٹر لیزرز کے لیے تحقیقی ہاٹ سپاٹ بناتے ہیں۔

4. حاصل میڈیم کیا تعین کرتا ہے؟

①اخراج طول موج

مواد کا بینڈ گیپ لیزر کا تعین کرتا ہے۔'s طول موج مثال کے طور پر، InGaAs قریب اورکت لیزرز کے لیے موزوں ہے، جبکہ InGaN نیلے یا بنفشی لیزرز کے لیے استعمال ہوتا ہے۔

②کارکردگی اور طاقت

کیریئر کی نقل و حرکت اور غیر ریڈی ایٹو دوبارہ ملاپ کی شرح آپٹیکل سے برقی تبدیلی کی کارکردگی کو متاثر کرتی ہے۔

③تھرمل کارکردگی

مختلف مواد مختلف طریقوں سے درجہ حرارت کی تبدیلیوں کا جواب دیتے ہیں، صنعتی اور فوجی ماحول میں لیزر کی وشوسنییتا کو متاثر کرتے ہیں۔

④ماڈیولیشن رسپانس

گین میڈیم لیزر کو متاثر کرتا ہے۔'جواب کی رفتار، جو تیز رفتار مواصلاتی ایپلی کیشنز میں اہم ہے۔

5. نتیجہ

سیمی کنڈکٹر لیزرز کے پیچیدہ ڈھانچے میں، حاصل کرنے والا میڈیم واقعی اس کا "دل" ہے۔-نہ صرف لیزر پیدا کرنے کے لیے بلکہ اس کی زندگی بھر، استحکام، اور اطلاق کے منظرناموں کو متاثر کرنے کے لیے بھی ذمہ دار ہے۔ مادی انتخاب سے لے کر ساختی ڈیزائن تک، میکروسکوپک کارکردگی سے لے کر مائیکروسکوپک میکانزم تک، گین میڈیم میں ہر پیش رفت لیزر ٹکنالوجی کو زیادہ کارکردگی، وسیع تر ایپلی کیشنز اور گہری تلاش کی طرف لے جا رہی ہے۔

میٹریل سائنس اور نینو فیبریکیشن ٹکنالوجی میں جاری ترقی کے ساتھ، مستقبل کے حصول کے میڈیم سے زیادہ چمک، وسیع تر طول موج کی کوریج، اور بہتر لیزر حل کی توقع کی جاتی ہے۔-سائنس، صنعت اور معاشرے کے لیے مزید امکانات کو کھولنا۔