ليزر شبه الموصلsemi-conductor laser

ليزر شبه الموصل :-
يختلف ليزر شبه الموصل عن ليزر الحالة الصلبة في طريقة تمثيل مستويات الطاقة و بالتالي ميكانيكية الضخ و عملية الانبعاث الضوئي . حيث يحتوي ليزر شبه الموصل على حزم عريضة من مستويات الطاقة بدلا من المستويات المفردة التي تحدث بينها الانتقالات التي تشارك في عملية انبعاث الليزر . و كل حزمة من هذه الحزم تحتوي على عدد كبير من مستويات الطاقة المتقاربة و التي لا يقترن وجودها بذرات معينة و انما تشترك فيها المادة البلورية كلها .
ان توليد الليزر في ليزر ثنائي الوصلة يقترن بالتوزيع المعكوس (population inversion) الذي يزداد بازدياد مقدار التيار المار عبر ثنائي الوصلة .
عندما يكون التيار صغيرا لا يحدث اي فعل ليزري لان الاشعاع المنبعث يكون ناتج عن الانبعاث التلقائي(spontaneous emission) , و عند زيادة التيار الى مقدار يتجاوز حد العتبة عندها سيحدث الانبعاث المحفز (stimulated emission) و يؤدي الى توليد الليزر (laser) و تزداد شدته مع زيادة التيار .
ان ليزر شبه الموصل عبارة عن وصلة زرنيخيد الكاليوم (GaAs) . و شعاع الليزر الذي يبعثه يقع في المنطقة تحت الحمراء و هو ضوء غير مرئي .
و عندما تتهيج مادة شبه موصلة بطريقة ما فهذا يعني انتقال الالكترونات من حزمة التكافؤ الى حزمة التوصيل مخلفا فيها فجوات (holes) . و عكس هذه العملية هي عملية التحام (recombination) الكترون مع فجوة و التي يكون نتيجتها انبعاث فوتون .
لغرض تحقيق التوزيع المعكوس في شبه الموصل يجب اذا زيادة عدد الالكترونات الحرة في حزمة التوصيل و زيادة عدد الفجوات في حزمة التكافؤ و يتم ذلك بتسليط فرق جهد بالاتجاه الامامي على الوصلة الثنائية PN لشبه الموصل اي ربط المنطقة P الى القطب الموجب و ربط المنطقة N الى القطب السالب . و عندها تتحرك الالكترونات من حزمة التوصيل باتجاه الملتقى و تتحرك الفجوات عكس ذلك الاتجاه و يتم الالتحام بينهما في منطقة الملتقى و ينتج عن ذلك انبعاث اشعاع محفز بطاقة تساوي تقريبا طاقة الثغرة بين الحزمتين . بقي اخيرا ان نذكر ان هذا النوع من الليزرات يستخدم في الاتصالات الضوئية الحديثة عبر الالياف البصرية التي تستثمر كوسط ناقل له .