Файл: Кононенко, В. К. Полупроводниковые лазеры и их применение в науке и технике.pdf
ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 02.11.2024
Просмотров: 20
Скачиваний: 0
кое применение в военной технике, особенно для навод ки и прицеливания в пределах прямой видимости. В США разработана система прямого огня, позволяющая обхо диться во время учебных маневров без боевых снарядов. Лазерный GaAs передатчик, работающий в импульсном режиме при комнатной температуре, устанавливается на орудии и начинает действовать, когда срабатывает хо лостой заряд. Вариант, разработанный для 105-милли метровых орудий, устанавливаемых на танках, имеет дальность действия 3 км. Другой вариант системы, пред назначенный для ручного оружия, в частности для вин
товок М-14 и М-16, действует на расстоянии 0,5 |
км. |
|
Для идентификации каждое оружие имеет свой код. |
|
|
На основе ПКГ разработаны также |
оптические си |
|
стемы связи для секретной передачи |
информации, |
на |
пример между кораблями во время заправки горючим. Инжекционные лазеры могут использоваться в бомбовых взрывателях, системах наведения ракет, приборах ноч ного видения.
ПКГ можно применять в сигнальных устройствах, предназначенных для охраны различных объектов и для обеспечения безопасности движения транспорта. В печа ти сообщалось о разработке лазерной системы своевре менного предупреждения машиниста движущегося по езда о наличии на железнодорожном полотне препятст вия размером до 15 смг.
Весьма заманчива перспектива использования ПКГ для создания оптоэлектронных вычислительных машин. Замена электрических сигналов световыми позволит увеличить скорость работы вычислительных машин до миллиарда операций в секунду, что на три порядка пре вышает скорость работы существующих ЭВМ. В принци пе на основе полупроводниковых лазеров могут быть получены все основные части вычислительных машин: устройства для записи и считывания информации, логи ческие элементы, ячейки памяти. Использование воло
50
конной оптики для передачи световых сигналов разре шает проблему паразитных наводок.
Наиболее простым оптоэлектронным устройством является оптрон, состоящий из излучающего диода и фотоприемника. Оптрон с оптической связью усиливает электрические сигналы. Поданный на вход устройства электрический импульс приводит к испусканию диодом светового сигнала, который уменьшает сопротивление фотоприемника. При этом коэффициент усиления по мощности может достигать нескольких десятков тысяч. Оптрон с электрической связью служит для усиления световых сигналов. Входной оптический сигнал подает ся на фотоприемник, уменьшая его сопротивление. Ток через диод увеличивается, и выдается оптический сигнал большей интенсивности.
В оптоэлектронике может использоваться эффект гашения лазерного излучения интенсивным светом друго го источника. На этом эффекте работает так называемый инвертор. Он представляет собой лазерный диод, дей ствующий в одном направлении как лазер, а в другом, перпендикулярном ему,— как усилитель света. Входной оптический сигнал усиливается и, проходя через генери рующую часть диода, срывает генерацию, что приводит к отсутствию сигнала на выходе. Таким образом, это устройство действует как элементарный логический эле мент типа НЕ—ИЛИ. На базе полупроводниковых ла зеров уже создан целый ряд быстродействующих логи ческих элементов. Время срабатывания таких систем со
ставляет |
10-9—10-10 сек и может быть доведено до |
10-11 сек. |
Однако в настоящее время для их использова |
ния требуется решить целый комплекс сложных инже нерно-технических задач.
Использование мультивибратора на инжекционных лазерах с неоднородным возбуждением позволяет изме рять инерционность фотоприемников с точностью до 10~10 сек. Импульсные полупроводниковые источники
4* |
51 |
света незаменимы при наладке сложной измерительной аппаратуры в ядерной физике. Компактные ПКГ с элект ронным возбуждением и мощные инжекционные лазер ные решетки могут найти применение в качестве источ ников подсветки, например в скоростной фотографии.
В настоящее время широкое распространение получа ют голографические методы записи и считывания инфор мации. Полупроводниковые лазеры успешно применяют ся для восстановления голографических изображений. Используя излучение ннжекционного лазера на арсениде галлия, удается восстановить с микроголограммы изоб ражение страницы текста с информационной плотностью 104 букв/мм2. Весьма перспективным представляется применение излучающих матриц лазерных диодов для создания компактных голографических запоминающих устройств с объемом памяти до 108 двоичных знаков ин формации.
Лазерные диоды предлагается использовать для за пуска и управления работой полупроводниковых венти лей, что открывает новые перспективы в электротехнике и энергетике. Применение лазеров с электронным воз буждением типа «излучающее зеркало» позволит пре одолеть трудности в создании проекционного телевиде
ния. В Физическом институте |
имени |
П. Н. Лебедева |
АН СССР проведены первые |
успешные |
эксперименты, |
подтвердившие возможность создания |
цветных проек |
ционных телевизоров с заменой обычного кинескопа ла зерным.
Полупроводниковая квантовая |
электроника — срав |
|
нительно молодая область науки. |
Все |
возможности |
полупроводниковых лазеров еще далеко |
не исчерпаны. |
Несомненно, что в ближайшее время мы станем свидете лями новых успехов в. области применения полупровод никовых квантовых генераторов.
ЛИТЕРАТУРА
Н. |
Г. Б а с о в . Полупроводниковые лазеры. В кн.: |
Наука в чело |
|||
вечество. М., 1965. |
Полупооводнпки и излучения. |
М., «Знание», |
|||
В. |
С. |
В а в и л о в . |
|||
1965. |
Ф. |
, |
Оптические квантовые генераторы. |
М,— Л., |
|
Б. |
Ф е д о р о в . |
||||
«Энергия», |
1966. |
|
света |
и нели |
|
Ю. |
Л. |
К л и м о н т о в и ч. Квантовые генераторы |
нейная оптика. М., «Просвещение», 1966, В. Н. Ч е р н ы ш е в . А. Г. Ш е р е м е т ь е в , В. В. К о б з е в . Л а
зеры в системах связи. М., «Связь», 1966. |
Октябрь и научный |
||||||
Б. |
М. |
В у л. Физика полупроводников. В кн.: |
|||||
прогресс, т. 1. М., «Знание», 1967. |
|
|
|||||
B. |
П. |
Г р и б к о в с к и й, |
Ю. И. Ч е к а л и н с к а я. Удивитель |
||||
ный мир лазеров. Минск, «Наука и техника», 1968. |
|
||||||
C. |
Э. |
Фр и ш . Современная оптика. М., «Знание», 1968. |
|||||
В. |
К. |
Б а з а р о в . |
Полупроводниковые лазеры и их применение. |
||||
М., «Энергия», 1969. |
|
О. |
А. |
П о ж и д а е в . |
Локаторы на лазе |
||
В. |
И. |
П е т р о в с к и й . |
|||||
рах. М., Воениздат, 1969. |
В. |
А. |
С о л д а т е н к о в. Микроэлектрони |
||||
Ю. |
А. |
С в и с т у н о в , |
|||||
ка. М., «Знание», 1970. |
|
|
|
|
|
||
М. И. |
К а т а н о в. «Квазичастица». Что это такое? М., «Знание», |
||||||
1971. |
А. |
Ч а п н и и. Физика |
полупроводников и ее применение. М., |
||||
В. |
|||||||
«Знание», |
1971. |
Гетеропереходы в полупроводниковой элек |
|||||
Ж. |
И. |
А л ф е р о в . |
тронике близкого будущего. В кн.: Физика сегодня и завтра. Прог нозы науки. Л., «Наука», 1973.
В. Ф. |
Ф е д о р о в . Лазеры и их применение. М., Изд-во |
ДОСААФ, |
1973. |
С О Д Е Р Ж А Н И Е
Предисловие |
3 |
Типы полупроводниковых лазеров и их устройство |
5 |
Уровни энергии и электронные переходы в полупровод |
5 |
никах |
|
Инжекционные лазеры |
9 |
Использование гетеропереходов |
16 |
ПКГ с электронным возбуждением |
18 |
Оптическая накачка полупроводников |
21 |
ПКГ с лавинным пробоем |
22 |
Применение полупроводниковых лазеров в науке и тех |
27 |
нике |
|
Наземная и космическая связь |
27 |
Дальномеры и локаторы |
33 |
Лазерная спектроскопия |
39 |
ПКГ как источники оптической накачки |
46 |
Другие области применения |
49 |
Литература |
53 |
Кононенко В. К.
К 64 Полупроводниковые лазеры и их примене ние в науке и технике. Под ред. докт. физ.-мат. наук В. П. Грибковского. Мн., «Наука и тех ника», 1975.
56 с. с ил,
В брошюре |
в |
научно-популярной |
форме рассказы вается |
о |
||
принципе действия |
полупроводниковых |
квантовых генераторов, |
||||
их устройстве |
и характеристиках, а |
такж е |
излагаю тся вопросы |
|||
применения полупроводниковых лазеров |
в |
спектроскопии, в |
к а |
честве источников света, приводятся данные о некоторых
устройствах для оптической связи, |
локации и |
вычислительной |
техники. М атериал иллю стрирован, |
приведены |
таблицы полу |
проводниковых кристаллов, используемых для инжекционных лазеров, лазеров с электронным возбуждением , оптической на качкой и лавинным пробоем.— Список лит.: 15 назв.
к |
20405—006 100—75 |
535 |
М316—75 |
|
Валерий Константинович Кононенко
ПО ЛУП РО ВО ДН И КО ВЫ Е ЛА ЗЕРЫ
ИИХ П РИ М ЕН ЕН И Е В НАУКЕ И ТЕХНИКЕ
Редактор С. М . М ихасева О блож ка В . И . К рупского
Художественный редактор В. В. Савченко Технический редактор Т. В. Летьен
Корректор А. М. Л огинович
Печатается по постановлению РИ СО АН БССР. АТ 03004.
Сдано |
в набор 25.Х-74 г. |
П одписано |
в печать 9.Б75 г. |
||
Ф ормат |
70ХЮ8!/л*- |
Бум ага |
тип. |
№ 1. |
Печ. л. 1,75. Уел. |
печ. л. |
2,45. Уч.-изд. л. 2,2. |
И зд. |
зак. |
123. Тип. зак . 1231. |
|
|
Тираж |
6800 экз. Ц ена 14 коп. |
И здательство «Н аука и техника». Минск, Ленинский про спект, 68. Типография имени Ф ранциска (Георгия) Скорины издательства «Н аука и техника» АН БССР и Гос комитета СМ БССР по делам издательств, полиграфии и книжной торговли. Минск, Ленинский проспект, 68.