تعریفی دیگر از دنیای لیزر؛
لیزرهای آبشار کوانتومی چیست؟
لیزرهای آبشار کوانتومی لیزرهای نیم‌رسانا هستند که در بازه فروسرخ میانی تا فروسرخ دور از طیف الکترومغناطیسی تابش دارند.
به گزارش مرکز ارتباطات و اطلاع‌رسانی معاونت علمی و فناوری ریاست جمهوری؛ برخلاف لیزرهای معمولی نیم‌رسانا که در آن تابش لیزر از بازترکیب جفت الکترون، حفره درگذر از گاف نواری ایجاد می‌شود، لیزرهای کوانتومی تک‌قطبی هستند و تابش در آن‌ها از گذارهای درون زیر لایه در یک ساختار تکرارشونده نیم‌رسانا حاصل می‌شود به عبارت ساده‌تر باید گفت در یک توده بلور نیم‌رسانا، الکترون‌ها می‌توانند دریکی از دو نوار ظرفیت یا رسانش حضورداشته باشند، نوار ظرفیت با تعداد بیشتری الکترون‌های کم انرژی اشتغال شده است در جالی که در نوار رسانش تعداد کمتری از الکترون‌های پرانرژی حضور دارند. این دو نوار انرژی به‌اندازه گاف نواری اختلاف انرژی‌دارند و از هم جدا هستند.
در دیود لیزرهای نیم‌رسانای رایج، هنگامی‌که یک الکترون پرانرژی از نوار رسانش جای یک حفره در نوار ظرفیت را می‌گیرد و به‌اصطلاح بازترکیب الکترونـ حفره رخ می‌دهد، فوتون گسیل می‌شود.
انرژی این فوتون و طول‌موج متناظر با آن برای این لیزر به بزرگی گاف انرژی میان دو نوار ظرفیت و رسانش و درنتیجه به نوع ماده وابسته است.
حال این سؤال مطرح می‌شود چرا به این لیزرها عنوان آبشار کوانتومی گفته می‌شود؟ در دیود لیزرهای نیم‌رسانا، الکترون و حفره پس از بازترکیب بی‌اثر می‌شوند و نقشی در تولید فوتون‌های بیشتر ندارند اما در یک لیزر آبشار کوانتومی تک‌قطبی، یک الکترون که در گذار میان دو زیرتراز یک فوتون گسیل می‌کند، می‌تواند دوره بعدی این ساختار تونل زنی کرده و فوتون دیگر گسیل کند. این روند در یک تک الکترون به گسیل چندین فوتون درگذر از درون ساختار این لیزر می‌انجامد و به همین دلیل به آن آبشاری گفته می‌شود، به همین دلیل است که بازدهی کوانتومی لیزرهای آبشاری بزرگ‌تر از یک و توان خروجی آن‌ها بزرگ‌تر از دیود لیزرها است.
پایان پیام/32
Send to friends