7-ma’ruza gaz lazerlari. Geliy-Neon, korbanat angidrid va azot lazerlari

66- rasm. Kuchli legirlangan r-n- o’tishdi yarim o’tkazgichlarning energetik zonalari va kvant nurlanish sxemasi. a) Elektr maydoni ta’siri bul-maganda zonalarning siljishi kuzatilmaydi. b) Elektr maydoni ta’sirida zonalarning r- tip tomonga siljishi. v) Rekombinasiya paytida yopiladigan satlamdan kvant nurlanishi.
Agar tokning musbat potensialini r-tipiga va manfiysini n-tipiga ulasak, elektronlar musbat elektrodga, teshiklar esa manfiy elektrodga qarab yo’naladi. Ana shu ikki xil zaryadli zarrachalar ikki tipli yarim o’tkazgichning qo’shilgan chegarasida, r-n-o’tish: chegarasida uchrashadi. Elektronlar teshiklar bilan uchrashib, rekombinasiyalashadi va kvant nurlanishini hosil qiladi. Kvant nurlanishining energiyasi hv=ε_g. Elektr maydoni ta’sirida energetik zonalarning siljishi kuzatiladi. O’sha siljish 92-b rasmda sxematik keltirilgan. Siljish qiymati elektr maydon potensiali bilan bog’langan:
, (2.6.1)
ye-elektron zaryadi, V –elektr maydon potensiali. Yarim o’tkazgichning ikki tipi tomoniga beriladigan tokning elektr maydoni ta’sirida r-n-o’tish chegarasida “yopiladigan qatlam” hosil bo’ladi. Bu yopiladigan qatlamda inversion ko’chganlik hosil bo’ladi. Yarim o’tkazgichga elektr manbaini ulaganda tashqi elektr maydoni ta’sirida yopiladigan qatlamda elektronlarni n-tipli yarim o’tkazgichning o’tkazish zonasidan va teshiklarni esa r-tipning valent zonasidan tortib chiqarib to’playdi. Shu paytda yopiladigan qatlamda elektron bilan teshik uchrashib rekombinasiya birlashish paytida yorug’lik nurini chiqaradi. 66-v rasmga karang. Shuni aytish lozimki, r-n-o’tishli yarim o’tkazgich yaxlit monokristalldan tayyorlanadi va r-n-o’tish shu monokristallning ichida sodir bo’ladi. Elektr maydoni ta’sirida yopiladigan qatlamda r-n -o’tish chegarasida zaryad tashuvchilar elektron va teshiklarning odat-dagidan ortiqcha konsentrasiyasini hosil qilish shu yarim o’tkazgich chegarasida inversion kuchlanganlik hosil qilishning aynan o’zidir. Yopiladigan katlamni aktiv qatlam deyiladi. Elektr zaryadini tashuvchi elektron va teshiklar birgalikda aktiv markazlarni hosil qiladi. Yarim o’tkazgich lazerlarning aktiv moddalari: GaAs, InAs, InSb, PbSe.
Bu aktiv moddalar rezonatorga joylansa, lazer nurlarini chiqaradi. Yarim o’tkazgich lazerida optik rezonator vazifasini yarim o’tkazgichli kristallning yon tomonlari bajaradi. Kris­tallning qarama-qarshi tomoni ko’zgu vazifasini bajaradi, chunki yarim o’tkazgichli kristallarning sindirish ko’rsatkichi
( =3,5) juda katta qiymatga ega, yarim o’tkazgich va havo chegarasidan 30-35 foiz yorug’lik qaytadi.