Soạn giáo trình môn Kỹ Thuật Truyền Thanh, chương 26

Tên gọi Laes là do thuật ngữ tiếng Anh “Light Ampliicatiòn ò Stimulated Emiión ò Radiation” : Khuếch ánh sáng bằng phát xạ kích thích. Như vậy Laé là sự phát đi những bức xạ điện từ được kích thích, những bức xạ này trong vật liệu của dụng cụ do sự phát xạ các bức xạ cưỡng bức. Nguyên lý làm việc của laé bán dẫn dựa trên cơ sở 3 quá trình vật lý sau: hấp thu,bực xạ tự nhiên và bức xạ cưỡng bức như hình 9-6....
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Soạn giáo trình môn Kỹ Thuật Truyền Thanh, chương 26 TIA LASER,CUÏM QUANG HOÏC Chương 26:VAØ MAÏCH KHUEÁCH ÑAÏI RF 1. Tia Laser :(Laser baùn daãn). Teân goïi Laser laø do thuaät ngöõ tieáng Anh “Light Amplification ofStimulated Emission of Radiation” : Khueách aùnh saùng baèng phaùt xaï kíchthích. Nhö vaäy Laser laø söï phaùt ñi nhöõng böùc xaï ñieän töø ñöôïc kích thích,nhöõng böùc xaï naøy trong vaät lieäu cuûa duïng cuï do söï phaùt xaï caùc böùc xaïcöôõng böùc. Nguyeân lyù laøm vieäc cuûa laser baùn daãn döïa treân cô sôû 3 quaù trìnhvaät lyù sau: haáp thuï,böùc xaï töï nhieân vaø böùc xaï cöôõng böùc nhö hình 9-6. II I (a) E2 h12 E1 (b) E2 h12 E1 (c) E2 h12 h12 h12 E1 Hình 9-6: Söï quaù ñoä cuûa nguyeân töû töø traïng thaùi ñaàu (I) sang traïngthaùi cuoái (II) trong caùc quaù trình : (a) Haáp thuï (b) Böùc xaï töï nhieân (c) Böùc xaï cöôõng böùc Giaû söû raèng coù 2 traïng thaùi naêng löôïng laø traïng thaùi ñaàu (E1) vaøtraïng thaùi cuoái (E2). Goïi traïng thaùi ñaàu laø traïng thaùi cô sôû vaø traïng thaùithöù hai laø traïng thaùi kích thích. Nhö vaäy, söï chuyeån traïng thaùi cuûa nguyeân töû giöõa 2 traïng thaùi naøytheo ñònh luaät Planck nhaát ñònh phaûi xaûy ra hieän töôïng haáp thuï hoaëc phaùtxaï aùnh saùng vôùi naâng löôïng : h.12 = E1 - E2 Trong ñoù : h laø haèng soá Planck. 12 laø taàn soá aùnh saùng böùc xaï. ÔÛ nhieät ñoä bình thöôøng haàu heát caùc nguyeân töû naèm ôû vò trí cô sôû(E1). Khi haáp thuï photon, nhöõng nguyeân töû naøy seõ bieán ñoåi traïng thaùi.Nguyeân töû ñöôïc haáp thuï moät naêng löôïng laø h.12 vaø nhaûy leân möùc kíchthích coù naêng löôïng laø E2. Traïng thaùi kích thích naøy laø moät traïng thaùikhoâng oån ñònh, sau thôøi gian kích thích ngaén, neáu nguyeân töû khoâng nhaänñöôïc söï kích thích töø beân ngoaøi naøo khaùc chuùng seõ nhaûy ngay veà traïngthaùi ban ñaàu E1 vaø giaûi phoùng moät naêng löôïng h.12. Quaù trình naøy goïi laøquaù trình böùc xaï töï nhieân. Neáu nhö photon coù naêng löôïng h12 taùc duïng vaøo nhöõng nguyeân töûñaõ naèm ôû vò trí kích thích E2 laøm noù trôû laïi traïng thaùi cô sôû E1 vaø phaùt ranaêng löôïng baèng h12. Ñoù laø hieän töôïng böùc xaï cöôõng böùc. Söï böùc xaïcöôõng böùc laø nguyeân lyù cô baûn cuûa hoaït ñoäng cuûa Laser baùn daãn. Khi trong baùn daãn soá nguyeân töû ôû traïng thaùi kích thích nhieàu hônsoá nguyeân töû ôû traïng thaùi cô baûn coù theå noùi baùn daãn ôû traïng thaùi kíchthích. Neáu baùn daãn ôû traïng thaùi kích thích thì trong noù coù nhieàu photonkích thích mang naêng löôïng h12, do ñoù coù hieän töôïng böùc xaï cöôõng böùcnhö hình 9-6c. Vì nhöõng lyù do treân ñaây, soá löôïng photon phaùt ra töø nhöõngbaùn daãn bò kích thích lôùn hôn nhieàu caùc baùn daãn haáp thuï. Hieän töôïng naøygoïi laø khueách ñaïi löôïng töû vaø ñoù cuõng laø nguyeân lyù laøm vieäc cô baûn cuûaLaser baùn daãn. Hieän töôïng baùn daãn bò kích thích ñöôïc giaûi thích baènggiaûn ñoà naêng löôïng treân hình 9-7. E E E T=0K T>0K T=0K EFN Ec EFN Eg Etr EFP EFP N(E) N(E) N(E) Hình 9-7: Söï phuï thuoäc cuûa noàng ñoä traïng thaùi vaøo naêng löôïngtrong baùn daãn thuaàn. Trong tröôøng hôïp baùn daãn ôû traïng thaùi caân baèng T = 0K, taát caû caùcmöùc naêng löôïng trong vuøng daãn ñeàu boû troáng vaø caùc möùc naêng löôïngtrong vuøng hoùa trò bò chieám ñaày. Khi baùn daãn ôû traïng thaùi kích thích,nhieätñoä ôû 0K, trong vuøng hoùa trò caùc möùc naêng löôïng keå töø möùc chuaån FecmiEFP trôû leân boû troáng coøn trong vuøng daãn caùc möùc naêng löôïng keå töø möùcchuaån Fecmi EFn trôû xuoáng ñeàu bò chieám ñaày. Trong nhöõng tröôøng hôïpnhö vaäy caùc photon coù möùc naêng löôïng thoûa ñieàu kieän : Eg < h 0K thìmaät ñoä traïng thaùi loã troáng trong vuøng hoùa trò vaø maät ñoä traïng thaùi bò ...