Полупроводниковые лазеры в накопителях на оптических дисках

Работа лазерных CD-приводов полностью зависит от луча лазерного диода, поэтому проверку устройства обычно начинают с лазерных схем, так как если нет лазерного луча или его интенсивность недостаточна, то это является причиной нарушение нормальной работы. Неисправность ограничительного диода тоже может привести к изменению уровня выходного сигнала схемы автоматического контроля питания лазера, при котором возбуждение лазера станет невозможным. Поэтому прежде всего необходимо отрегулировать узел лазерного диода. Это сразу же позволит выявить любые явные проблемы, связанные с работой лазерных схем.

Слово Laser означает Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation - усиление света вынужденным излучением, или в русскоязычной терминологии - это оптический квантовый генератор. Энергия лазера представляет собой электромагнитное излучение, которое может быть видимым или невидимым, и представима в виде очень коротких импульсов, называемых фотонами (фотон - минимальная частица энергии). Видимый луч лазера может быть красным или голубым, невидимый луч лазера может быть, например, инфрокрасным. Полупроводниковые инжекционные лазеры, обеспечивающие когерентное во времени и пространстве излучение, широко используются в накопителях на оптических компакт-дисках. Они имеют малые габариты, а их накачка осуществляется электрическим током определенной величины с высоким полным КПД. Для того, чтобы лазерный усилитель превратить в генератор излучения, необходимо создать положительную обратную связь, т.е. часть усиленного оптического выходного сигнала возвратить на вход. Для этого служат различные резонаторы, обеспечивающие многократное прохождение световой волны через активную среду, причем длина резонатора определяется длиной волны лазерного излучения. Имеются такие мешающие факторы, как поглощение излучения в активной среде и отражение. Поэтому лишь при превышение некоторого порога возбуждения, при котором перекрываются все виды потерь - происходит возникновение стимулированного когерентного излучения.

Фотоны создаются в результате цепной реакции вынужденного излучения, при которой все образующиеся фотоны представляют собой волны, находящиеся в одной фазе. То есть когерентность означает, что лазерный находится в фазе во времени и пространстве. Свет лазера является когерентным, поскольку в результате вынужденного излучения рождается фотон, который находится в фазе с исходным лучом. При некотором значении энергии накачки, которое называется порогом генерирования лазера, происходит лавинообразное усиление энергии лазерного излучения, т.е генерация, а спектр излучения сужается резонатором до одной длины волны. При энергии ниже порога генерации активная среда обычно излучает довольно широкий спектр, соответствующий спектру спонтанного излучения. Таким образом, лазер может генерировать почти монохроматическое излучение. Однако в любом резонаторе условие резонанса может выполняться не для одного, а для многих типов колебаний, так как п-1, 2, 3. Эти типы колебаний, для которых в данном резонаторе одновременно выполняется условие резонанса, называют модами. В результате спектр излучения лазера состоит из набора мод, лежащих в полосе спонтанного излучения активной среды. Для получения одномодового режима используют специальные методы селекции мод. Лазер генерирует волну одной длины, которой соответствует один цвет.

Направленность лазерного излучения характеризуется его расходимостью, которая определяется отношением длины волны генерируемого излучения к линейному размеру резонатора. . Многие недостатки простых лазерных структур (высокая пороговая плотность тока, низкий КПД, малая долговечность) были устранены с разработкой гетеролазеров при использовании гетероструктур с односторонним (ОГС) и двухсторонним (ДГС) ограничением.