ЖАРТЫЛАЙӨТКІЗГІШТІК ЛАЗЕР – жартылайөткізгіштік кристалға негізделген лазер. Өзгедей лазерлер типінен айырмашылығы жартылайөткізгіштік лазерде энергияның дискретті деңгейлері емес, рұқсат етілген энергетикалық зоналар арасындағы сәуле шығарғыш кванттық ауысулар пайдаланылған. Жартылайөткізгіштік активті ортада өте үлкен оптикалық күшейту көрсеткішіне қол жеткізуге болады (104 см–1-ге дейін), осы себепті жартылайөткізгіштік лазердің активті бөлігінің өлшемдері мүлде кіші болады (резонаторының ұзындығы ~50 мкм – 1 мм).
Осыған қоса шағын, инерциялылығы аз (~10–9
Гетерқұрылымды гетерлазердің
сек), пайдалы әсер коэффициенті жоғары (50%- сұлбасы (а); б – оның энергетикалық ға дейін), спектрлік қайта құрылу мүмкіндігі, диаграммасы; ࣟс және ࣟv – өткізгіштік және валенттік зоналардың шеттері;
генерацияға арналған материалдардың көптігі, ࣟэҒ және ࣟДҒ – электрондар мен спектрлік алқабының кеңдігі λ = 0,3 мкм-ден кемтіктерге арналған Ферми энергия- лары. 30 мкм-ге дейін. Жартылайөткізгіштік лазердің активті бөліктері артық (тепе-тең емес) ө т к і з г і ш т і к э л е к т р о н д а р мен к е м т і к т е р, яғни еркін заряд тасушылар болады. Жартылайөткізгіштік лазердегі толтырудың маңызды тәсілі электр энергиясын когерентті сәулеге тікелей түрлендіруді жүзеге асыратын р – n ауысуы немесе гетероауысу арқылы инжекциялау болып табылады. Толтырудың өзге бір тәсілдері электрлік тесу [мысалы, стримерлі (жіңішке саңылаулы) деп аталған лазерлерде], электрондармен соққылау (электрондық толтыру) және жарықтау
( ж а р т ы л а й ө т к і з г і ш т і к
оптикалық толтыру) болып табылады. Жартылайөткізгіштік лазерді 1958 жылы орыс физигі Николай Басов (1922 жылы туған) ұсынған. GaAs (гелий, мышьяк) кристалындағы р – n-ауысуы жартылайөткізгіштік лазерді 1962 жылы американ физиктері Р.Холл және
М.Нейтен, т.б. жасаған,
Жартылайөткізгіштік лазерде пайдаланылатын жар- электрондық толтырулы лазер тылайөткізгіштің толтырылу (а) және зоналық (б) Н.Басовтың жетекшілігімен диаграммасының сұлбасы; ࣟ – электрон энергиясы; р – квазиимпульс; ħω – квант шығару энергиясы жасалған.
Жартылайөткізгіштердегі оптикалық күшейту өткізгіштік зонадағы толымдылық деңгейдің инверсиясының түбіне таяуࣟc және валенттік зонадағы инверсияның төбесіне таяу ࣟv шарттарының орындалуы кезіндегі қарқынды толтырудың әсерінен пайда болады.
р –n-ауысуға негізделген инжекциялық Сонымен, рұқсат етілген зонадағы (өткізгіштік лазердің сұлбасы зонада) жоғары жұмыстық деңгейлердің электрондармен толтырылу ықтималдығы
төменгі деңгейдегіден (валенттік зонада) артық болады. Осы жағдайда еріксіз сәуле шығару ауысулары жұту ауысуларынан артық болады. Оптикалық күшейтудің шамасы тек толтырудың қарқындылығына ғана емес, т.б. факторларға: сәуле шығару рекомбинациясының (жаңа реттілікпен орналасу) ықтималдығына, сәуленің ішкі кванттық шығымына, температураға байланысты. Лазерлік материалдар ретінде тікелей зоналық жартылайөткізгіштер (мысалы, GaAs, CdS, PdS) пайдаланылады, бұлардың сәуле шығарғыштығы 100%-ға дейін жетеді. Тікелей зоналық емес жартылай өткізгіштер (Ge, Si) арқылы жартылай өткізгіштік лазер жасау әзірше мүмкін болмауда.