Типы излучения света

Источники света, используемые в волоконно-оптических датчиках, создают индуцированное излучение, которое часто преобладает над спонтанным излучением. Сочетание обоих типов излучения является промежуточным вариантом, важным для определенных классов волоконно-оптических датчиков, основанных на сверхизлучении. Различия между этими типами излучения света обсуждается в следующих разделах. Как правило, при включении источника света тепловая энергия, энергия химических реакций, электрического тока или поступающая от источника накачки используется для создания возбужденного состояния в материале, способном излучать свет. В газовых лазерах в состояние электронного возбуждения переходят атомы, как в случае гелий-неоновых, так и в случае аргоновых лазеров. В лазерах на углекислом газе и фтористом метиле (CH3F) соответственно в колебательно — или вращательно-возбужденное состояние переходят молекулы. Энергия, необходимая для перехода атомов в более высокое электронное состояние, может быть получена благодаря движущемуся через газ наведенному потенциалом потоку электронов. Необходимая энергия передается в результате столкновений электронов с атомами или молекулами газа.

Полупроводниковый материал может быть приведен в возбужденное светоизлучающее состояние созданием избытка дырок и электронов, вызванного напряжением смещения в прямом направлении V, приложенным к п — и p-областям полупроводникового материала. В возбужденном состоянии могут происходить рекомбинации, как излучательные, сопровождающиеся испусканием фотона с энергией /ш, так и безызлучательные с рассеянием энергии в форме тепла. Эффективность излучения света полупроводником зависит от того, сколько времени занимает переход из возбужденного состояния обратно в основное. Если ту — время, которое занимает излучательная рекомбинация, а тп — время безызлучательной рекомбинации, то внутреннюю эффективность устройства г/ можно вычислить по формуле.

Безызлучательное время жизни зависит от таких факторов, как плотность безызлучательных центров рекомбинации N, поперечное сечение о и скорость теплового движения электронов г>, так что

См. также:  Обратная связь с лазером или лазерным диодом

Из этого уравнения, очевидно, что примеси в полупроводниковом материале, создаваемые электрические центры повреждения и нагревание — все влечет за собой уменьшение безызлучательного времени жизни в возбужденном состоянии и, как следует из уравнения, снижение внутренней эффективности устройства и, следовательно, потерю мощности светоизлучения.