b'\n_START_ARTICLE_\nPolprevodni\xc5\xa1ki laser\n_START_PARAGRAPH_\nP\xc3\xb3lprev\xc3\xb3dni\xc5\xa1ki l\xc3\xa1ser (tudi di\xc3\xb3dni l\xc3\xa1ser ali l\xc3\xa1serska di\xc3\xb3da) je laser, pri katerem je oja\xc4\x8devalno sredstvo polprevodnik. Po delovanju je zelo podoben svetle\xc4\x8di diodi, vendar oddajanje svetlobe pri svetle\xc4\x8di diodi temelji na spontanem sevanju, pri laserski diodi pa na stimuliranem sevanju. Zato oddaja laserska dioda koherentno lasersko svetlobo. Izbira materiala dolo\xc4\x8da barvo izsevane svetlobe. Najpogostej\xc5\xa1e svetijo laserske diode v infrarde\xc4\x8dem obmo\xc4\x8dju, poznamo pa tudi take, ki oddajajo vidno ali ultravijoli\xc4\x8dno svetlobo.\n_START_SECTION_\nZgodovina\n_START_PARAGRAPH_\nNa\xc4\x8delo delovanja polprevodni\xc5\xa1kih laserjev je leta 1957 predlagal ruski fizik Nikolaj Genadijevi\xc4\x8d Basov. Prvi, ki mu je uspelo izdelati diodni laser, je bil ameri\xc5\xa1ki in\xc5\xbeenir in fizik Robert N. Hall leta 1962. Istega leta so naredili tudi prvi diodni laser, ki je seval svetlobo v vidnem obmo\xc4\x8dju. Izdelal ga je ameri\xc5\xa1ki fizik, elektrotehnik in izumitelj Nick Holonyak mlaj\xc5\xa1i, ki je med drugim izdelal tudi prvo svetle\xc4\x8do diodo (LED)._NEWLINE_Prvi polprevodni\xc5\xa1ki laserji so bili sunkovni laserji in so delovali le pri nizkih temperaturah. Za nadaljnji razvoj sta zaslu\xc5\xbena predvsem Herbert Kroemer in \xc5\xbdores Ivanovi\xc4\x8d Alfjorov, ki sta predlagala izdelavo laserske diode s heterostrukturo. V tem primeru je dioda sestavljena iz tankih plasti polprevodnikov z razli\xc4\x8dno \xc5\xa1irino prepovedanega pasu in razli\xc4\x8dnim lomnim koli\xc4\x8dnikom. Prvi\xc4\x8d so laser z dvojno heterostrukturo predstavili leta 1968, dve leti kasneje pa so uspeli izdelati laser, ki je pri sobni temperaturi deloval neprekinjeno._NEWLINE_Za svoja odkritja sta leta 2000 Kroemer in Alfjoov dobila Nobelovo nagrado za fiziko._NEWLINE_Danes so polprevodni\xc5\xa1ki laserji ena izmed najpomembnej\xc5\xa1ih elektroopti\xc4\x8dnih naprav in nepogre\xc5\xa1ljivi na razli\xc4\x8dnih podro\xc4\x8djih. Njihov uspeh gre pripisati dejstvu, da za \xc4\x8drpanje elektronov v vi\xc5\xa1ji energijski nivo ne potrebujemo visokih elektri\xc4\x8dnih napetosti.\n_START_SECTION_\nNa\xc4\x8delo delovanja\n_START_PARAGRAPH_\nV osnovi potrebuje diodni laser za svoje delovanje tako imenovani p-n stik. Najpreprostej\xc5\xa1i tak stik je meja med dvema obmo\xc4\x8djema istega polprevodnika, kjer je v enem obmo\xc4\x8dju prese\xc5\xbeek elektronov (N-tip), v drugem pa pomanjkanje elektronov oziroma prese\xc5\xbeek vrzeli (P-tip). Prosti nosilci elektri\xc4\x8dnega naboja se neurejeno gibajo in ob takem stiku vrzeli prehajajo iz podro\xc4\x8dja P v podro\xc4\x8dje N, prosti elektroni pa iz podro\xc4\x8dja N v podro\xc4\x8dje P. Ob trku vrzeli s prostim elektronom pride do rekombinacije in v nekaterih primerih pride do oddaje fotona in pri dovolj nizkih temperaturah ali dovolj mo\xc4\x8dnem elektri\xc4\x8dnem toku tako lahko dobimo diodni laser. Vendar so laserji, ki temeljijo na tako imenovanem homospoju, niso optimalni._NEWLINE_Bistven napredek predstavlja uporaba heterospoja, pri katerih uporabljamo razli\xc4\x8dna polprevodnika, katerih kristalna struktura je zelo podobna, razlikujeta pa se po \xc5\xa1irini energijske \xc5\xa1pranje. Tak primer je stik GaAs in GaAlAs, v katerem del galijevih atomov nadomestimo z aluminijevimi, lahko pa obe snovi \xc5\xa1e dodatno dopiramo. V takem diodnem laserju je aktivna sredina GaAs, ki je stisnjena med dve plasti GaAlAs P in N tipa. Najpomembnej\xc5\xa1a lastnost te strukture je, da aktivni center deluje kot energijski potencial v obliki potencialne jame in elektroni ter vrzeli ostanejo ujeti v danem obmo\xc4\x8dju (ta pogoj pri obi\xc4\x8dajnem p-n stiku ni izpolnjen). Energijski razkorak dolo\xc4\x8dimo pri dopiranju Al v GaAlAs._NEWLINE_Sistem vzbudimo tako, da na kontakte priklju\xc4\x8dimo elektri\xc4\x8dno napetost (prepustna napetost), kar je glavna prednost teh naprav v primerjavi s konkuren\xc4\x8dno tehnologijo. Stimulirano sevanje se pojavi zaradi prese\xc5\xbeka elektronov na N strani in primanjkljaja le-teh na P strani, kar povzro\xc4\x8di obrnjeno zasedenost. Aktivna sredica zdaj deluje kot oja\xc4\x8devalec. Da bi dosegli \xc4\x8dim ve\xc4\x8djo izsevano mo\xc4\x8d, je potrebno svetlobo omejiti na o\xc5\xbeji del aktivne sredice, saj sevanje, ki zapusti aktivno sredico, ne vpliva na oja\xc4\x8danje. To dose\xc5\xbeemo samo s pomo\xc4\x8djo valovodnega u\xc4\x8dinka. Ta izhaja iz dejstva, da sta na meji aktivne sredice nezvezna prehoda v prevodni in valen\xc4\x8dni pas, kjer je druga\xc4\x8den lomni koli\xc4\x8dnik. Vlogo resonatorja, ki je nujen za doseganje nihanja, imajo v tem primeru polirani polprevodni\xc5\xa1ki kristali, ki so pravokotni na ravnino skupnega kristala. Ker je pritok nosilcev naboja v heterspojnih laserjih v veliko o\xc5\xbejem obmo\xc4\x8dju kot pri enospojnih laserjih, je segrevanje materiala veliko manj\xc5\xa1e, posledi\xc4\x8dno pa je tudi manj\xc5\xa1a poraba elektri\xc4\x8dne energije. Slaba stran takih laserjev pa je manj\xc5\xa1a skupna mo\xc4\x8d izsevane svetlobe. To se delno re\xc5\xa1i tako, da se izdela zaporedje tak\xc5\xa1nih struktur.\n_START_SECTION_\nVrste polprevodni\xc5\xa1kih laserjev\n_START_PARAGRAPH_\nPoznamo dve vrsti polprevodni\xc5\xa1kih laserjev. Mejno sevajo\xc4\x8di (edge emitting) in povr\xc5\xa1insko sevajo\xc4\x8di (surface emitting) laserji. Mejno sevajo\xc4\x8di laserji imajo laserski snop vzporeden z ravnino P-N spoja, ogledala pa so narejena z uporabo povr\xc5\xa1inskih kristalov na obeh koncih. Povr\xc5\xa1insko sevajo\xc4\x8di laserji sevajo laserski snop pravokotno glede na normalno ravnino kristala. Tu uporabljajo Braggova reflektivna ogledala, ki so \xc5\xbee vgrajena v strukturo.\n_START_SECTION_\nUporaba\n_START_PARAGRAPH_\nPolprevodni\xc5\xa1ki laserji se danes uporabljajo v \xc5\xa1tevilne namene. Rde\xc4\x8di laserji z nizko porabo energije in visoko kakovostjo svetlobnega snopa se uporabljajo za opti\xc4\x8dno zapisovanje in branje podatkov iz zgo\xc5\xa1\xc4\x8denk. Predvajalniki CD uporabljajo AlGaAs laser z valovno dol\xc5\xbeino 780 nm. Z njim lahko na kompaktni disk zapi\xc5\xa1emo do 650 MB podatkov. Predajalniki DVD uporabljajo AlGaInP laser z valovno dol\xc5\xbeino 640 nm. Ta omogo\xc4\x8da \xc5\xa1e ve\xc4\x8djo lo\xc4\x8dljivost zapisovanja, kar pomeni, da lahko na disk zapi\xc5\xa1emo \xc5\xa1e ve\xc4\x8d podatkov. Rde\xc4\x8di laserji se \xc5\xa1e vedno uporabljajo kot ozna\xc4\x8devalci, \xc4\x8ditalci \xc4\x8drtne kode, kazalci in pa tudi kot \xc4\x8drpalni laser za Yb:YAG laser._NEWLINE_Diodni laserji se uporabljajo tudi za komunikacije po plasti\xc4\x8dnih opti\xc4\x8dnih kablih (POF). Ta na\xc4\x8din komunikacije je zaradi kratkega dosega bolj primeren za lokalna omre\xc5\xbeja (doma ali v pisarni). Pri komunikacijah na dalj\xc5\xa1e razdalje uporabimo laserje z valovno dol\xc5\xbeino 1,55 mikronov. Tretja vrsta laserjev temelji na cinku in selenu, ki oddajajo svetlobo v modrem in zelenem spektru, to je pri valovnih dol\xc5\xbeinah med 460 nm in 520 nm._NEWLINE_Zadnja in hkrati tudi najnovej\xc5\xa1a skupina polprevodni\xc5\xa1kih laserjev temelji na galiju in du\xc5\xa1iku. Ti laserji sevajo v modrem in ultravijoli\xc4\x8dnem spektru, kar omogo\xc4\x8da visoko frekven\xc4\x8dno modulacijo. Z modri laserji valovne dol\xc5\xbeine 405 nm lahko na (blu-ray) disk zapi\xc5\xa1ejo tudi 20 GB podatkov.'