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Laserdiodenstruktur & Materialien

Laserdiodenstruktur & Materialien

Es scheint viele Ähnlichkeiten zwischen einer Leuchtdiode und einer Laserdiode zu geben, die beiden unterscheiden sich vom betrieblichen Standpunkt aus grundlegend.

Die Laserdiode besteht aus stark dotierten n + - und p + -Bereichen. Für die Herstellung ist es normal, mit einem n + -Substrat zu beginnen, und dann kann die oberste Schicht darauf gewachsen werden.

Die Dotierung kann auf verschiedene Arten erfolgen, entweder durch Diffusion, Ionenimplantation oder sogar während des Epitaxieprozesses. Für Laserdioden kann eine Vielzahl von Materialien verwendet werden, obwohl die häufigsten Ausgangssubstrate Galliumarsenid (GaAs) und Indiumphosphat (InP) sind.

Diese werden aufgrund ihrer Stellen im chemischen Periodensystem der Elemente als Typ III-V-Verbindungen bezeichnet. Unabhängig davon, welches Material verwendet wird, muss es möglich sein, es entweder als Halbleiter vom p-Typ oder vom n-Typ stark zu dotieren. Dies schließt die meisten Materialien vom Typ II-VI aus, so dass die Materialien der Gruppe III-V die ideale Option sind.

Neben den grundlegenden Halbleiteranforderungen gibt es eine Reihe von optischen Anforderungen, die erforderlich sind, damit die Laserdiode arbeiten kann. Es braucht einen optischen Resonator. Dies muss in der Ebene der erforderlichen Lichtleistung erfolgen.

Um dies zu erreichen, müssen die beiden Wände der Laserdiode, die den Resonator bilden, nahezu perfekt glatt sein und eine Spiegeloberfläche bilden, von der das Licht intern reflektiert werden kann. Eine der Wände ist etwas weniger reflektierend, damit das Licht aus der Laserdiode austreten kann.

Eine weitere Anforderung besteht darin, dass die beiden Spiegelflächen perfekt senkrecht zur Verbindungsstelle stehen müssen, da sonst die Laserwirkung nicht zufriedenstellend abläuft. Die beiden anderen Oberflächen senkrecht zu der gewünschten Lichtleistung sind leicht aufgeraut, um sicherzustellen, dass die Laserwirkung auch in dieser Ebene nicht auftritt. Auf diese Weise wird ein resonanter optischer Hohlraum erzeugt. Obwohl es viele Wellenlängen lang ist, wirkt es immer noch als Resonanzhohlraum.

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