Автор работы: Пользователь скрыл имя, 28 Апреля 2013 в 15:20, контрольная работа
Развитие экономики любой страны, на настоящем этапе развития цивилизации, невозможно без использования энергии. Наиболее универсальная форма энергии - электричество. Наличие энергии - одно из необходимых условий для решения практически любой задачи в современном мире.
Получением, а правильнее сказать, преобразованием энергии лучшие умы человечества занимаются не одну сотню лет. Производство энергии предполагает ее получение в виде удобном для использования, а само получение - только преобразование из одного вида в другой. Основой энергетики сегодняшнего дня являются топливные запасы угля, нефти и газа, которые удовлетворяют примерно девяносто процентов энергетических потребностей человечества.
ВВЕДЕНИЕ 3
История развития энергетики 3
ЖОРЕС ИВАНОВИЧ АЛФЕРОВ: БИОГРАФИЯ. 5
ЭТАПЫ РАЗВИТИЯ ДЕЯТЕЛЬНОСТИ Ж.И. АЛФЕРОВА. 6
ПРИНЦИП ДЕЙСТВИЯ ПОЛУПРОВОДНИКОВОГО ЛАЗЕРА И РАЗВИТИЕ ДЕЯТЕЛЬНОСТИ Ж.И. АЛФЕРОВА В БУДУЩЕМ. 9
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ 14
Специфика процессов генерирования излучения в полупроводниковых лазерах во многом обусловлена системой энергетических уровней полупроводника. В отличие от отдельных атомов и молекул, полупроводниковые кристаллы обладают не узкими энергетическими уровнями, а широкими полосами — зонами энергетических состояний. Разрешенные зоны отделены одна от другой запрещенными зонами. В полупроводнике, подвергнутом нагреву, облучению или пропусканию тока, электроны валентной зоны, поглощая энергию, сообщаемую извне, приобретают способность преодолевать запрещенную зону и переходить в более высокую энергетическую зону — зону проводимости. В результате этого образуются пары носителей заряда: электроны в зоне проводимости и дырки в валентной зоне, что приводит к электронно-дырочной проводимости. Возможен, очевидно, и обратный переход электронов возбужденного атома на более низкий энергетический уровень: из зоны проводимости в валентную зону. В результате такого перехода пары электрон — дырка рекомбинируют, т. е. при заполнении электронами пустых мест (дырок) в валентной лоне, электрон и дырка исчезают, выделяя избыточную энергию, полученную электронами извне в процессе возбуждения атома. Этот процесс длится примерно 10-10…10-12 [8, 9]
В естественных условиях при отсутствии каких-либо внешних воздействий на полупроводник, электронно-дырочные пары возникают и рекомбинируют в результате теплового движения и спонтанного испускания фотонов, причем в полупроводнике устанавливается тепловое равновесие электронов и дырок. Оно характеризуется некоторым равновесным количеством электронов в зоне проводимости и дырок в валентной зоне.
Полупроводниковые лазеры находят сегодня целый ряд важных применений в различных областях.
Впервые эти лазеры в больших масштабах использовались в качестве оптической считывающей головки в компакт дисковых системах. Теперь эта область применения расширилась и включает в себя оптические диски, используемые как постоянные или одноразовые запоминающие устройства. Для этих применений используются GaAs-лазеры, однако предпринимаются большие усилия для разработки полупроводниковых лазеров видимого диапазона, поскольку более короткая длина волны позволяет считывать диски с более высокой поверхностной плотностью записи. [8, 9]
В лазерах видимого диапазона в качестве активной среды применяется тройном сплав GalnP (или четверной сплав AIGalnP), а для р-и n-областей — GaAs. Выбором подходящего параметра состава можно согласовать решетки обоих сплавов с GaAs, и к настоящему времени достигнута надежная работа при комнатной температуре в красной области спектра ( — 680 нм) на основе GalnP. Кроме того, эти лазеры широко применяются в волоконно-оптнческой связи, причем опять же с GaAs. в то время как в будущем, наверное, для этой цели лучше подойдет лазер на четверном сплаве InGaAsP. Для применений а связи срок службы любого компонента должен составлять как минимум около 105 ч (т. е. больше 10 лет). Срок службы промышленных устройств составляет 10 ч. а экспериментальных около 5*10 ч.
В настоящее время полупроводниковые лазеры на GaAs широко применяются для накачки Nd:YAG-лазеров2 в конфигурации с продольной накачкой [13]. Для получения более высоких мощностей стержень из Nd:YAG можно также накачивать в поперечной конфигурации линейкой диодных лазеров. Как уже отмечалось, выходная мощность полоскового диодного лазера ограничена оптическим разрушением грани до типичного значения около 50 мВт.
С целью повышения мощности были разработаны линейки диодов с отдельными лазерными каналами, достаточно близко расположенными друг к другу, так что излучение всех этих каналов становится связанным, а фазы — синхронизованными. Таким путем была получена мощность около 2 Вт от линейки из 40 лазерных каналов.
В заключение можно сказать, что для приложений полупроводниковые лазеры в настоящее время, по-видимому, играют наиважнейшую роль. Учитывая продолжающееся быстрое развитие этил лазеров, можно ожидать, что их роль в будущем значительно возрастет.[10]
1 Ленинградский электротехнический институт им. В.И. Ульянова (Ленина).
2 Nd:YAG лазер — твердотельный лазер. В качестве активной среды используется алюмоиттриевый гранат («YAG», Y3Al5O12) с добавкам инеодима (Nd).