1.
1.
Giới thiệu sơ lược laser
Giới thiệu sơ lược laser
2.
2.
Nguyên lý laser
Nguyên lý laser
1.
1.
Bức xạ ánh sáng kết hợp
Bức xạ ánh sáng kết hợp
2.
2.
Bức xạ ánh sáng do tái hợp trong bán dẫn
Bức xạ ánh sáng do tái hợp trong bán dẫn
3.
3.
Cấu tạo
Cấu tạo
1.
1.
Yêu cầu chung
Yêu cầu chung
2.
2.
Cấu trúc dị thể kép

Cấu trúc dị thể kép
3.
3.
Phương án cấu trúc
Phương án cấu trúc
4.
4.
Chỉ tiêu và thông số kỹ thuật
Chỉ tiêu và thông số kỹ thuật
1.
1.
Đặc tuyến bức xạ
Đặc tuyến bức xạ
2.
2.
Phổ bức xạ
Phổ bức xạ
3.
3.
Điều biến
Điều biến
1.
1.
Đặc điểm điều biến
Đặc điểm điều biến
2.
2.
Điều biến tĩnh
Điều biến tĩnh
3.

3.
Điều biến động
Điều biến động
4.
4.
Ảnh hưởng của nhiệt độ
Ảnh hưởng của nhiệt độ
5.
5.
Sử dụng và bảo dưỡng
Sử dụng và bảo dưỡng
6.
6.
Ứng dụng
Ứng dụng

1.Sơ lược về Laser
1.Sơ lược về Laser

Mô phỏng theo Maser (
Mô phỏng theo Maser (
Charles H. Townes
Charles H. Townes
và sinh viên
và sinh viên
tốt nghiệp J.P. Gordon và H.J. Zeiger vào năm
tốt nghiệp J.P. Gordon và H.J. Zeiger vào năm
1953
1953
)

)
nhưng không tạo ra tia sóng một cách liên tục
nhưng không tạo ra tia sóng một cách liên tục

Robert N. Hall
Robert N. Hall
phát triển laser bán dẫn đầu tiên, hay
phát triển laser bán dẫn đầu tiên, hay
laser diode, năm
laser diode, năm
1962
1962
, xây dựng trên hệ thống vật liệu
, xây dựng trên hệ thống vật liệu
gali
gali
-
-
aseni
aseni
và tạo ra tia có bước sóng 850 nanômét, gần
và tạo ra tia có bước sóng 850 nanômét, gần
vùng quang phổ
vùng quang phổ
tia
tia


hồng
hồng



ngoại
ngoại



Năm
Năm
1970
1970
,
,
Zhores
Zhores


Ivanovich
Ivanovich


Alferov
Alferov
của Liên Xô và
của Liên Xô và
Hayashi và Panish của
Hayashi và Panish của
Phòng
Phòng



thí
thí


nghiệm
nghiệm
Bell
Bell
đã độc lập
đã độc lập
phát triển laser diode hoạt động liên tục ở nhiệt độ trong
phát triển laser diode hoạt động liên tục ở nhiệt độ trong
phòng, sử dụng cấu trúc đa kết nối.
phòng, sử dụng cấu trúc đa kết nối.




Laser Diodes
Laser Diodes
Operation Current ~ 60mA
Operation Current ~ 60mA
Typical Threshold current ~30mA
Typical Threshold current ~30mA
Typical Operating Voltage ~ 2.7V
Typical Operating Voltage ~ 2.7V
Power Output ~5mW
Power Output ~5mW


2.Nguyên lý laser
2.Nguyên lý laser
2.1.Bức xạ ánh sáng kết hợp
2.1.Bức xạ ánh sáng kết hợp
2.2.Bức xạ ánh sáng do tái hợp trong bán dẫn
2.2.Bức xạ ánh sáng do tái hợp trong bán dẫn

2.1.Bức xạ ánh sáng kết hợp
2.1.Bức xạ ánh sáng kết hợp

Yêu cầu cơ bản cho các loại laser :
Yêu cầu cơ bản cho các loại laser :

Vật liệu chế tạo phải có khả năng bức xạ ánh
Vật liệu chế tạo phải có khả năng bức xạ ánh
sáng
sáng

Có trạng thái kích thích ổn định
Có trạng thái kích thích ổn định

Năng lượng kích thích đạt hiệu suất cao (NL
Năng lượng kích thích đạt hiệu suất cao (NL
bổ xung nhỏ)
bổ xung nhỏ)

Độ ổn định và tuổi thọ cao
Độ ổn định và tuổi thọ cao

Tổn hao quang của vật liệu nhỏ

Tổn hao quang của vật liệu nhỏ

2.2.Bức xạ ánh sáng do tái hợp
2.2.Bức xạ ánh sáng do tái hợp
trong bán dẫn
trong bán dẫn

3.Cấu tạo
3.Cấu tạo

3.1.Yêu cầu chung
3.1.Yêu cầu chung

3.2.Cấu trúc dị thể kép
3.2.Cấu trúc dị thể kép

3.3.Phương án cấu trúc
3.3.Phương án cấu trúc

Yêu cầu chung
Yêu cầu chung

Thỏa mãi đặc tính của luồng bức xạ quang
Thỏa mãi đặc tính của luồng bức xạ quang

Có bộ cộng hưởng quang
Có bộ cộng hưởng quang


dòng cung cấp lớn

dòng cung cấp lớn
hơn dòng ngưỡng nên bức xạ ánh sáng
hơn dòng ngưỡng nên bức xạ ánh sáng

Khả năng tạp trung các phần tử và photo lớn để
Khả năng tạp trung các phần tử và photo lớn để
giảm dòng ngưỡng và dòng cung cấp,do đó
giảm dòng ngưỡng và dòng cung cấp,do đó
giảm tổn hao.
giảm tổn hao.

Cấu trúc laser diode
Cấu trúc laser diode


Vật liệu cho lớp P là GaPs,N là AlGaAs có hệ số dãn nở
Vật liệu cho lớp P là GaPs,N là AlGaAs có hệ số dãn nở
như nhau.Muốn bức xạ thì cần phân cực thuận cho nó
như nhau.Muốn bức xạ thì cần phân cực thuận cho nó

Lớp P-AlGaAs có độ dải cấm lớn,tạo ra một ngưỡng
Lớp P-AlGaAs có độ dải cấm lớn,tạo ra một ngưỡng
điện thế để chặn không cho e
điện thế để chặn không cho e
-
-
di chuyển về phía cực P
di chuyển về phía cực P
mà nằm lại miền hoạt tính
mà nằm lại miền hoạt tính


Lớp n-AlGaAs cũng tạo ra điện thế để không cho các lỗ
Lớp n-AlGaAs cũng tạo ra điện thế để không cho các lỗ
trống sang vùng N,chỉ tập tring trong miền hoạt tính lớp
trống sang vùng N,chỉ tập tring trong miền hoạt tính lớp
P-GaAs
P-GaAs

Laser diode bức xạ ánh sáng kết hợp từ bên cạnh của
Laser diode bức xạ ánh sáng kết hợp từ bên cạnh của
lớp hoạt tính P-GaAs
lớp hoạt tính P-GaAs

Chiết suất của lớp P-GaAs lớn hơn 2 lớp AlGaAs
Chiết suất của lớp P-GaAs lớn hơn 2 lớp AlGaAs


ánh
ánh
sáng không bị tán xạ sang 2 bên
sáng không bị tán xạ sang 2 bên

Phương án cấu trúc
Phương án cấu trúc

Cần dòng điện cấp phải vượt qua dòng điện
Cần dòng điện cấp phải vượt qua dòng điện
ngưỡng
ngưỡng



có đủ số phần tử tích điện và Photon
có đủ số phần tử tích điện và Photon
cần thiết để duy trì phát xạ liên tục
cần thiết để duy trì phát xạ liên tục

Bề dày miền bức xạ phải giảm xuống
Bề dày miền bức xạ phải giảm xuống


tập trung
tập trung
các phần tủ tích điện và photo.Dòng điện ngưỡng
các phần tủ tích điện và photo.Dòng điện ngưỡng
có thể hạ thấp xuống đến 20-100mA
có thể hạ thấp xuống đến 20-100mA

Thu hẹp độ dày của miền hoạt tính bằng cách tạo
Thu hẹp độ dày của miền hoạt tính bằng cách tạo
ra ống dẫn quang trong Diode,2 phía miền hoạt
ra ống dẫn quang trong Diode,2 phía miền hoạt
tính của vật liệu có chiết suất bé hơn hoặc thu hẹp
tính của vật liệu có chiết suất bé hơn hoặc thu hẹp
miền này ở 2 bên sườn
miền này ở 2 bên sườn

Cách khác tạo ra ống dẫn quang là tập trung điện
Cách khác tạo ra ống dẫn quang là tập trung điện
trường kích thích áp vào 2 điện cực
trường kích thích áp vào 2 điện cực


4.Chỉ tiêu và thông số kỹ thuật
4.Chỉ tiêu và thông số kỹ thuật
1.
1.
Đặc tuyến bức xạ
Đặc tuyến bức xạ
2.
2.
Phổ bức xạ
Phổ bức xạ
3.
3.
Điều biến
Điều biến
1.
1.
Đặc điểm điều biến
Đặc điểm điều biến
2.
2.
Điều biến tĩnh
Điều biến tĩnh
3.
3.
Điều biến động
Điều biến động
4.
4.
Ảnh hưởng của nhiệt độ

Ảnh hưởng của nhiệt độ


Phổ bức xạ
Phổ bức xạ

Dek có hình
Dek có hình

Điều biến
Điều biến

Định nghĩa:
Định nghĩa:

Quá trình điều biến là quá trình làm thay đổi
Quá trình điều biến là quá trình làm thay đổi
luồng bức xạ theo thời gian luồng bức xạ theo
luồng bức xạ theo thời gian luồng bức xạ theo
thời gian nhờ tín hiệu điện,và luồng bức xạ
thời gian nhờ tín hiệu điện,và luồng bức xạ
quang trở thành tải tin
quang trở thành tải tin

Điện thế tín hiệu tin tức điều khiển cường độ
Điện thế tín hiệu tin tức điều khiển cường độ
bức xạ của nguồn quang
bức xạ của nguồn quang

Các phương thức điều biên

Các phương thức điều biên

Điều biên trực tiếp
Điều biên trực tiếp

Điều biên gián tiếp
Điều biên gián tiếp
Nguồn quang
Tín hiệu điện Bức xạ điều khiển
Nguồn quang Điều biến quang
Bức xạ điều khiển
Tín hiệu điện

Đặc điểm điều biến
Đặc điểm điều biến

Điều biến tĩnh
Điều biến tĩnh

Điều biến động
Điều biến động

Ảnh hưởng của nhiệt độ
Ảnh hưởng của nhiệt độ

Ảnh hưởng của nhiệt độ đến tuổi thọ
Ảnh hưởng của nhiệt độ đến tuổi thọ


Ảnh hưởng của nhiệt độ đến chiều dài sóng

Ảnh hưởng của nhiệt độ đến chiều dài sóng

5.Sử dụng và bảo dưỡng
5.Sử dụng và bảo dưỡng

Laser với cường độ thấp, chỉ là vài
Laser với cường độ thấp, chỉ là vài
miliwatt
miliwatt
, cũng có thể
, cũng có thể
nguy hiểm với
nguy hiểm với
mắt
mắt


người
người
.
.

Tại bước sóng mà
Tại bước sóng mà
giác
giác


mạc
mạc



mắt
mắt
và thủy tinh thể có thể
và thủy tinh thể có thể
tập trung tốt, nhờ tính đồng nhất và sự định hướng cao
tập trung tốt, nhờ tính đồng nhất và sự định hướng cao
của laser, một công suất năng lượng lớn có thể tập trung
của laser, một công suất năng lượng lớn có thể tập trung
vào một điểm cực nhỏ trên võng mắt. Kết quả là một vết
vào một điểm cực nhỏ trên võng mắt. Kết quả là một vết
cháy tập trung phá hủy các tế bào mắt vĩnh viễn trong
cháy tập trung phá hủy các tế bào mắt vĩnh viễn trong
vài giây, thậm chí có thể nhanh hơn.
vài giây, thậm chí có thể nhanh hơn.

Độ an toàn của laser được xếp từ I đến IV. Với độ I, tia
Độ an toàn của laser được xếp từ I đến IV. Với độ I, tia
laser tương đối an toàn. Với độ IV, thậm chí chùm tia
laser tương đối an toàn. Với độ IV, thậm chí chùm tia
phân kỳ có thể làm hỏng mắt hay bỏng da. Các sản
phân kỳ có thể làm hỏng mắt hay bỏng da. Các sản
phẩm laser cho đồ dân dụng như máy chơi CD và bút
phẩm laser cho đồ dân dụng như máy chơi CD và bút
laser
laser

Cần có chế độ tản nhiệt cho các thiết bị laser diode
Cần có chế độ tản nhiệt cho các thiết bị laser diode


6.Ứng dụng
6.Ứng dụng

Laser diode bức xạ laser có bước sóng 532 nm, bước sóng này được hấp
Laser diode bức xạ laser có bước sóng 532 nm, bước sóng này được hấp
thụ rất mạnh bởi hemoglobin. Theo đó, laser này thực sự lý tưởng cho
thụ rất mạnh bởi hemoglobin. Theo đó, laser này thực sự lý tưởng cho
chuyên khoa Da liễu, đặc biệt là điều trị các thương tổn mạch trên bề mặt,
chuyên khoa Da liễu, đặc biệt là điều trị các thương tổn mạch trên bề mặt,
nhưng cũng làm bốc bay nhẹ các tổn thơng (u) sắc tố lành tính và các rối
nhưng cũng làm bốc bay nhẹ các tổn thơng (u) sắc tố lành tính và các rối
lọan khác của da
lọan khác của da



Ngòai bước sóng 532nm, Diode laser bức xạ ánh sáng trong vùng hồng
Ngòai bước sóng 532nm, Diode laser bức xạ ánh sáng trong vùng hồng
ngọai gần, trong các lựa chọn bao gồm: 808, 938 hay 978 nm. Những
ngọai gần, trong các lựa chọn bao gồm: 808, 938 hay 978 nm. Những
bước sóng này hấp thụ bời cả hemoglobin, melanin và nước. Tuy nhiên,
bước sóng này hấp thụ bời cả hemoglobin, melanin và nước. Tuy nhiên,
bởi sự hấp thụ tương đối thấp, chúng xuyên sâu hơn vào trong mô. Trong
bởi sự hấp thụ tương đối thấp, chúng xuyên sâu hơn vào trong mô. Trong
Da liễu, diode laser có thể cũng được sử dụng cho các chỉ định điều trị các
Da liễu, diode laser có thể cũng được sử dụng cho các chỉ định điều trị các
bệnh về mạch máu.
bệnh về mạch máu.




Có nhiều ứng dụng của diode laser trong các tiểu phẫu. Mô có thể bị
Có nhiều ứng dụng của diode laser trong các tiểu phẫu. Mô có thể bị
quang đông hay bốc bay tùy thuộc vào năng lượng hay mật độ công suất
quang đông hay bốc bay tùy thuộc vào năng lượng hay mật độ công suất
được sử dụng. Với kỹ thuật quang sợi tiếp xúc (fiber-contac technique), mô
được sử dụng. Với kỹ thuật quang sợi tiếp xúc (fiber-contac technique), mô
có thể bị cắt. Bên cạnh đó, diode laser rất thích hợp cho quang đông mạch
có thể bị cắt. Bên cạnh đó, diode laser rất thích hợp cho quang đông mạch
máu trong điều trị dãn mạch (varicose veins)
máu trong điều trị dãn mạch (varicose veins)



Trong nha khoa, diode laser được dùng cho các phẫu thuật mô mềm hay
Trong nha khoa, diode laser được dùng cho các phẫu thuật mô mềm hay
tẩy trắng răng (Tooth bleaching)
tẩy trắng răng (Tooth bleaching)