Wyniki 1-9 spośród 9 dla zapytania: authorDesc:"BOHDAN MROZIEWICZ"

Jednomodowe przestrajalne lasery półprzewodnikowe do zastosowań w układach czujnikowych spektroskopii absorpcyjnej

Czytaj za darmo! »

Układy czujnikowe do celów spektroskopii absorpcyjnej stają się jedną z ważniejszych dziedzin fotoniki. Powodem jest narastająca konieczność monitorowania substancji śladowych w gazach celem wykrywania zagrożeń, takich jak zanieczyszczenia atmosfery, wybuch gazu lub atak terrorystyczny. Ostatnio techniki te wkraczają do innych dziedzin życia, między innymi medycyny, gdzie służą np. do diagno[...]

Generacja fal terahercowych z zastosowaniem laserów półprzewodnikowych

Czytaj za darmo! »

Zakres widmowy fal elektromagnetycznych określanych terminem "teraherce" rozciąga się umownie od 300 GHz do 10 THz, co odpowiada długości fal odpowiednio od 1 mm do 30 µm. Niektórzy autorzy przesuwają wprawdzie jego dolną granicę aż do 100 GHz [1], lecz są to raczej wyjątki.Wkażdym przypadku pasmo teraherców zajmuje przedział pomiędzy podczerwienią i mikrofalami jak przedstawiono to obrazowo na rys. 1. Jest to ostatni skrawek bardzo słabo wykorzystywanego widma promieniowania elektromagnetycznego, który ostał się w wyniku trudności wiążących się z generacją fal o długości przypadającej na zakres teraherców. Trudności te napotykane są zarówno przy próbach wygenerowania promieniowania terahercowego o dostatecznie dużej mocy na drodze transportu elektronów w ciałach stałych[...]

Biało-świecące diody LED rewolucjonizują technikę oświetleniową


  Obszar zastosowań diod elektroluminescencyjnych (LED) nieustannie się poszerza i nie ma obecnie wątpliwości, że w niedalekiej przyszłości będą to podstawowe źródła światła w urządzeniach oświetlających i sygnalizacyjnych. Ich uzupełnieniem mogą być ewentualnie organiczne diody elektroluminescencyjne (OLED), lecz technologia produkcji tych ostatnich wymaga jeszcze dodatkowych prac badawczych. Ogólnie biorąc, pole zastosowań LED można podzielić na trzy grupy. Pierwsza obejmuje diody służące do sygnalizacji. Są to diody emitujące światło o barwach rozciągających się na całe widmo promieniowania widzialnego od barwy niebieskiej do czerwonej oraz światło białe. Grupa druga obejmuje diody emitujące promieniowanie niewidzialne dla oka, odpowiednio podczerwone i ultrafioletowe. Diody tej grupy służą w pierwszej kolejności do transmisji informacji lub znajdują specyficzne zastosowania np. w medycynie. Szczególnie dużego znaczenia nabrała jednak ostatnio trzecia grupa diod LED, do której należą diody emitujące światło białe służące do podświetlania wyświetlaczy LCD (z ciekłymi kryształami), w tym monitorów, ekranów telewizyjnych i telefonicznych oraz diod wbudowanych w duże oprawy i służące do oświetlania ulic, innych obiektów zewnętrznych oraz wnętrz domowych. O dużym i wciąż rosnącym znaczeniu diod LED emitujących światło białe decyduje kilka czynników, a wśród nich takie jak: - Biało-świecące diody LED charakteryzują się bardzo wysoką skutecznością świetlną dochodzącą do 200 lm/W [1], a w przyszłości parametr ten może osiągnąć wartość 250 lm/ W (rys. 1). Chociaż w praktyce, po wbudowaniu do oprawy, wyroby rynkowe mają skuteczność świetlną rzędu 100…150 lm/W ich sprawność energetyczna i tak jest znacznie większa niż żarówek (8%) i co najmniej porównywalna ze sprawnością źródeł fluorescencyjnych (25%). Zastosowanie LED do oświetlenia ogólnego pozwala więc na znaczne oszczędności w zużyciu energii elektrycznej, a tym samym na [...]

Granice widma promieniowania laserów półprzewodnikowych − résumé po 50 latach rozwoju ich technologii


  Uroczyste wspomnienia na temat pięćdziesiątej rocznicy skonstruowania w roku 1960 przez T.H. Maiman’a pierwszego lasera (rubinowego), a następnie lawiny kolejnych doniesień na temat powstania laserów innych rodzajów, przyćmiły nieco fakt, że w tym roku przypada 50. rocznica uzyskania emisji laserowej z diod półprzewodnikowych. Początki tej nowej karty elektroniki ogłoszone niemal jednocześnie przez kilka amerykańskich ośrodków badawczych [1-4] były zapewne mniej spektakularne niż w przypadku skonstruowania pierwszego lasera, ale obecnie po 50. latach nieustannego rozwoju technologii laserów półprzewodnikowych nie sposób nie docenić ich znaczenia dla szeroko rozumianej techniki, w tym łączności, układów pamięci, sensorów i robotyki oraz urządzeń wojskowych. W ostatnich latach zastosowania laserów półprzewodnikowych wkraczają również coraz szerzej do medycyny i systemów ochrony środowiska, a miarą ich powodzenia może być fakt, że mimo relatywnie niskiej ceny ich rynek stanowi pod względem finansowym połowę całego rynku na lasery wszystkich rodzajów, a przychody przemysłu w sektorze półprzewodnikowym wyrażają się kwotą przekraczającą 3,73 mld USD [5]. Zastosowania laserów półprzewodnikowych stawiają przed nimi różnorodne wymagania, które podsumowując sprowadzić można do wymogu niezbędnej gęstości mocy optycznej w emitowanej wiązce oraz odpowiedniej długości fali i szerokości linii emisyjnej. W wielu zastosowaniach istotny jest również profil emitowanej wiązki wyrażany liczbą M2 oraz szybkość z jaką może być modulowane natężenie promieniowania w wiązce. Każda z wymienionych właściwości decyduje o możliwości aplikacji danego lasera, ale szczególnie istotna jest długość emitowanej przez laser fali. Patrząc na lasery z tego punktu widzenia można stwierdzić, że lasery półprzewodnikowe są bezkonkurencyjne w porównaniu z laserami innych typów, gdyż zakres spektralny emitowanego przez nie promieniowania rozciąga się od ultrafiolet[...]

Kwantowe lasery kaskadowe do celów spektroskopii molekularnej - zagadnienia wybrane


  Lasery półprzewodnikowe wpisały się na stałe do naszej techniki dzięki licznym zaletom, do których należy między innymi zaliczyć niezwykle szeroki zakres częstotliwości emitowanego promieniowania rozciągający się od ultrafioletu do teraherców [1]. Długość emitowanej przez nie fali może być przy tym relatywnie łatwo dostosowywana do dokładnie wymaganej wartości. Osiąga się to poprzez dobór półprzewodników i konstrukcji lasera oraz jego przestrajanie. To ostatnie ma ogromne znaczenie dla zastosowań w telekomunikacji, a ostatnio także w spektroskopii stosowanej do celów detekcji śladowych gazów w atmosferze lub obecności substancji szkodliwych albo niebezpiecznych w otaczającym nas środowisku. Spektroskopia ta nabiera coraz większego znaczenia dla szeroko rozumianego bezpieczeństwa, ochrony środowiska, kontroli procesów produkcyjnych, a także medycyny [2, 3]. W każdym przypadku od lasera zastosowanego jako źródło promieniowania w urządzeniu detekcyjnym wymaga się wąskiej linii emisyjnej o dokładnie określonej długości fali. Ściśle biorąc warunek ten może być spełniony jedynie przez lasery przestrajalne. O ile telekomunikacja w zasadzie uporała się z problemami laserów przestrajalnych, między innymi dzięki możliwości zastosowania wielosegmentowych laserów diodowych pracujących w pasmach bliskiej podczerwieni, to urządzenia budowane do celów spektroskopii wymagają przestrajalnych źródeł promieniowania w pasmie średniej podczerwieni MIR (Mid-Infrared). Wynika to stąd, że w pasmie tym, w substancjach ważnych dla monitoringu, występują intensywne linie absorpcyjne, które są spowodowane przez molekularną absorpcję oscylacyjną lub rotacyjną, albo ich kombinacje. Jako regułę można przyjąć, że intensywność tych linii w pasmie MIR rośnie wraz z długością fali i może być nawet o kilka rzędów wielkości większa od intensywności linii w pasmie bliskiej podczerwieni, jak ilustruje to schematyczny wykres z rys. 1 sporządzony dla molekuł zawiera[...]

Sumowanie wiązek generowanych przez jednowymiarowe matryce laserów półprzewodnikowych DOI:10.15199/13.2015.8.11


  Mimo ponad 50-letniej historii laserów półprzewodnikowych, prace nad ich technologią są nadal kontynuowane i zmierzają w kierunkach prowadzących do uzyskania parametrów wymaganych przez wciąż mnożące się aplikacje przyrządów już istniejących, jak i perspektywy uzyskania nowych jakościowo konstrukcji. Do tych ostatnich zaliczyć np. można ultraminiaturowe przestrajalne lasery heterogeniczne na podłożach krzemowych umożliwiających budowanie optycznych systemów transmisyjnych o zwiększonej pojemności [1]. Niezależnie od tego wciąż aktualne jest dążenie do uzyskania maksymalnie dużej mocy wyjściowej niesionej przez właściwie ukształtowaną wiązkę co pozwala na ich aplikacje w technice wojskowej, obróbce termicznej materiałów, urządzeniach służących celom ochrony środowiska, a także w medycynie. Zwiększenie emitowanego strumienia osiąga się w sposób naturalny poprzez doskonalenie konstrukcji i technologii laserów poszczególnych rodzajów. Dla przykładu moc wyjściowa pojedynczych wielomodowych krawędziowych laserów diodowych oferowanych na rynku, osiągnęła w zasadzie swoje apogeum i w pasmie średniej podczerwieni (NIR), w reżimie pracy z falą ciągłą (CW), ogranicza się ona do ok. 10 W (λ=976 nm), a w przypadku laserów jednomodowych do ok. 300 mW (λ=980 nm). Nieco wyższe wartości uzyskuje się dla konstrukcji z zewnętrzną wnęką (typu VECSEL). W pasmie średniej podczerwieni (MIR) względnie wysoką moc wyjściową oferują jedynie kwantowe lasery kaskadowe. W reżimie wielomodowej pracy CW nie przekroczyła ona jednak jak dotąd rekordowej wartości 5,1 W [2 ], a w przypadku emisji jednomodowej (konstrukcja DFB) i pracy CW zarejestrowano 2,4 W [3]. Rozwiązaniem pozwalającym na pokonanie barier ograniczających moc wyjściową laserów półprzewodnikowych jest tworzenie jednowymiarowych, a nawet dwuwymiarowych matryc laserowych złożonych z laserów o mniej wygórowanych parametrach. Zwykle są to matryce laserów krawędziowych - linijki lub st[...]

Pomiar współczynnika odbicia zwierciadeł diod laserowych z wnęką Fabry-Perota

Czytaj za darmo! »

Wnęka Fabry-Perota - niezbędna do wywołania akcji laserowej w diodach laserowych o konstrukcji tzw. krawędziowej - powstaje w sposób naturalny w wyniku odłupania chipu wzdłuż ścian łatwej łupliwości kryształu półprzewodnika. W przypadku diod wytwarzanych z heterostruktur półprzewodników grupy III-V są to z reguły ściany o orientacji krystalograficznej {100}. Współczynnik załamania dla tych materiałów ma wartość ok. 3,53 co na granicy z powietrzem daje współczynnik odbicia ok. 32%. Chipy laserowe bez pokryć nie mają jednak wartości użytkowej, gdyż połowa mocy generowanego promieniowania jest tracona. Ponadto trwałość takich laserów jest ograniczona wskutek degradacji powierzchni zwierciadeł, spowodowanej przez wpływ atmo - sfery na odsłonięte przekroje warstw heterostruktury i [...]

Goniometryczna metoda pomiaru przestrzennego rozkładu natężenia promieniowania kwantowych laserów kaskadowych


  Wraz z rozwojem technologii wytwarzania laserów półprzewodnikowych równolegle postępuje rozwój metod ich charakteryzacji. W zakresie metod pomiaru wiązek emitowanych przez lasery mamy obecnie do dyspozycji dwie zasadnicze grupy przyrządów pomiarowych zwanych często profilometrami: przyrządy typu mozaik i przyrządy typu goniometrycznego. W profilometrach typu mozaik, rejestracja natężenia promieniowania odbywa się przy pomocy płaskiej matrycy światłoczułej. Urządzenia te mogą być wyposażone w filtry służące do osłabienia promieniowania laserowego w ruchome szczeliny, lub też w ruchome przesłony. Głowice pomiarowe takich profilometrów umieszczane są zwykle na liniowych przesuwach pozwalających na zmianę odległości detektora od żródła promieniowania. Dzięki takiej konstrukcji przyrządy typu mozaik mogą rejestrować trójwymiarowy rozkład promieniowania w dalekim polu. Przyrządy typu goniometrycznego posiadają zwykle pojedynczy detektor, natomiast układ mechaniczny, umożliwiający zmianę położenia detektora względem żródła promieniowania, jest bardzo rozbudowany. W odróżnieniu od profilometrów typu mozaik, które są urządzeniami popularnymi przeznaczonymi do standardowych pomiarów, profilometry goniometryczne są często budowane przez eksperymentatorów z przeznaczeniem do badań naukowych nad nowymi typami laserów [1]. Ze względu na wielką różnorodność typów laserów półprzewodnikowych (mamy tu na myśli głównie zakres widmowy, moc i rozkład przestrzenny wiązki) nie ma w omawianej dziedzinie uniweralnych układów i metodologii pomiarowych. Układy pomiarowe oraz związane z nimi metodologie pomiarów muszą być nakierowane na konkretny typ lasera. Szczególnie trudna sytua[...]

Przestrzenne charakterystyki wiązek promieniowania emitowanego przez lasery półprzewodnikowe


  Przestrzenny rozkład natężenia pola w wiązce emitowanej przez laser jest z punktu widzenia jego użytkownika jedną z najważniejszych, obok mocy wyjściowej i długości fali, charakterystyką tego urządzenia. Kształt i wewnętrzna struktura polowa emitowanej wiązki decyduje bowiem o możliwości jej dalszej obróbki optycznej i przystosowania jej do wymaganych celów, np. do uzyskania możliwie wysokiego natężenia napromienienia (W/cm2), lub zogniskowania wiązki na możliwie małym obszarze. Wymagania takie stawiane są w odniesieniu do układów optycznych stosowanych w telekomunikacji światłowodowej czy też w otwartej przestrzeni, a także np. w urządzeniach do spektroskopii. Szczególnie istotne okazały się one w przypadku budowanych ostatnio urządzeń laserowych do cięcia metali lub innych materiałów z wykorzystaniem zjawiska ablacji przy jednoczesnym uniknięciu odparowywania naświetlanego materiału w wyniku jego nagrzewania. Te ostatnie zastosowania nie dotyczą wprawdzie jak dotąd kwantowych laserów kaskadowych, ale okazały się już szczególnie ważne w odniesieniu do laserów diodowych. Mierniki rozkładu natężenia pola w wiązce laserowej zwane potocznie profilometrami (ang. profilers), dedykowane do pomiarów wiązek generowanych przez lasery różnych rodzajów, są obecnie produkowane przez wiele firm i w zasadzie jako takie przestały być przedmiotem specjalnych badań. Stosowane w tych miernikach metody pomiaru rozkładu natężenia pola można ogólnie podzielić na dwie grupy: - metody oparte na wykorzystaniu matryc detektorowych, - metody oparte na mechanicznym skanowaniu i pomiarze pola w przekroju poprzecznym wiązki za pomocą pojedynczego detektora. Te ostatnie dzielą się na 3 podgrupy a mianowicie: skanowanie szczelinowe, skanowanie krawędziowe (tzw. knife-edge) oraz skanowanie dwuwymiarowe detektorem o małej aperturze. Każda z tych technik ma swoje zalety i wady zależnie od parametrów mierzonej wiązki laserowej (patrz ref. [1-3]). W szczególno[...]

 Strona 1