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激光二極管

指数 激光二極管

光二極管是一種激光產生器,其工作物質是半導體,屬於固體激光產生器,大部份激光二極管在結講上與一般二極管相似。由於激光二極管的運作中,電子的能量轉變過程只涉及兩個能階,沒有-zh-cn:間接帶隙;zh-tw:間接能隙-造成的能量損失,所以效率相對高。能發光的半導體電子元件,透過三價與五價元素所組成的複合光源。此種電子元件早在1962年出現,早期只能夠發出低光度的紅光,被惠普買下專利後當作指示燈利用。及後發展出其他單色光的版本,時至今日,能夠發出的光已經遍及可見光、紅外線及紫外線,光度亦提高到相當高的程度。用途由初時的指示燈及顯示板等;隨著白光發光二極管的出現,近年逐漸發展至被普遍用作照明用途。.

目录

  1. 21 关系: 半导体中村修二二極管全像武器照準器光學史光纖通訊光通訊磷化銦磷化銦鎵紫外线發光二極管銻化鎵西澤潤一能隙英特矽爾電子元件掺钕氟化钇锂林嚴雄有机金属化学气相沉积法日亞化學工業日本人諾貝爾獎得主

半导体

半导体(Semiconductor)是指一种导电性可受控制,范围可从绝缘体至导体之间的材料。无论从科技或是经济发展的角度来看,半导体的重要性都是非常巨大的。今日大部分的电子产品,如计算机、移动电话或是数字录音机当中的核心单元都和半导体有着极为密切的关连。常见的半导体材料有硅、锗、砷化镓等,而硅更是各种半导体材料中,在商业应用上最具有影响力的一种。 材料的导电性是由导带中含有的电子数量决定。当电子从价带获得能量而跳跃至导电带时,电子就可以在带间任意移动而导电。一般常见的金属材料其导电带与价电带之间的能隙非常小,在室温下电子很容易获得能量而跳跃至导电带而导电,而绝缘材料则因为能隙很大(通常大于9电子伏特),电子很难跳跃至导电带,所以无法导电。 一般半导体材料的能隙约为1至3电子伏特,介于导体和绝缘体之间。因此只要给予适当条件的能量激发,或是改变其能隙之间距,此材料就能导电。 半导体通过电子传导或電洞傳导的方式传输电流。电子传导的方式与铜线中电流的流动类似,即在电场作用下高度电离的原子将多余的电子向着负离子化程度比较低的方向传递。電洞导电则是指在正离子化的材料中,原子核外由于电子缺失形成的“空穴”,在电场作用下,空穴被少数的电子补入而造成空穴移动所形成的电流(一般称为正电流)。 材料中载流子(carrier)的数量对半导体的导电特性极为重要。这可以通过在半导体中有选择的加入其他“杂质”(IIIA、VA族元素)来控制。如果我們在純矽中摻雜(doping)少許的砷或磷(最外層有5個電子),就會多出1個自由電子,這樣就形成N型半導體;如果我們在純矽中摻入少許的硼(最外層有3個電子),就反而少了1個電子,而形成一個電洞(hole),這樣就形成P型半導體(少了1個帶負電荷的原子,可視為多了1個正電荷)。.

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中村修二

中村修二(,),生於日本愛媛縣的日裔美國公民,專業為电子工程學家,商業用高亮度藍色發光二極體與青紫色激光二極管的發明者,世稱「藍光之父」。現任美國加州大學聖塔芭芭拉分校教授、愛媛大學客座教授。文化勳章獲得者。文化功勞者。 2014年,中村凭借「發明高亮度藍色發光二極體,帶來節能明亮的白色光源」与赤崎勇、天野浩共同获得诺贝尔物理学奖,晉身繼南部陽一郎之後的第2位美國籍日裔諾貝爾獎得主。 中村是日本唯一同時擁有諾貝爾獎、富蘭克林獎章、查爾斯·斯塔克·德雷珀獎、、這5大榮譽的科學家。.

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二極管

二極體(Diode),是一種具有不對稱电导的双電極电子元件。理想的二極體在正向導通时两个电极(陽極和陰極)间拥有零電阻,而反向时则有无穷大电阻,即電流只允許由單一方向流過二極體。 1874年,德国物理学家卡尔·布劳恩在卡爾斯魯厄理工學院发现了晶体的整流能力。因此1906年开发出的第一代二极管——“貓鬚二极管”是由方铅矿等矿物晶体制成的。早期的二極體还包含了真空管,真空管二极管具有两个电极 ,一个阳极和一个热式阴极。在半导体性能被发现后,二极管成为了世界上第一种半导体器件。現如今的二極體大多是使用矽来生产,鍺等其它半导体材料有时也会用到。目前最常见的结构是,一个半导体性能的结晶片通过PN结连接到两个电终端。.

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全像武器照準器

全像武器照準器(Holographic weapon sight)或稱作全像繞射照準器(Holographic diffraction sight)是一種無放大效果的槍械照準器,讓使用者可以透過玻璃光學觀測窗來看見標線疊加在視野上。全像標線是透過雷射二極體的發射的雷射光來產生。 第一個全像照準器是由EO Tech在1998年製造。.

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光學史

人类对光學(optics)的研究开始于古代。最晚于公元前700年,古埃及人與美索不達米亞人便开始磨製與使用透鏡;之后前6~5世纪时古希臘哲學家與古印度哲學家提出了很多關於視覺與光線的理論;在,幾何光學開始萌芽。光学「optics」一词源自古希臘字「ὀπτική」,意為名詞「看見」、「視見」。 中世紀時,穆斯林世界對早期光學做出许多貢獻,在幾何光學與生理光學(physiological optics)方面都有很大的進展。在文藝復興時期與科學革命時期,光學開始出現戲劇性的突破,以衍射光学的出现为标志。這些與之前發展出的光學被稱為「經典光學」。二十世紀发展的光學研究領域,如光譜學與量子光學,一般被稱為「現代光學」。.

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光纖通訊

光纖通訊(Fiber-optic communication)是指一種利用光與光纖(Optical Fiber)傳遞資訊的一種方式,屬於有線通信的一種。光經過調變(Modulation)後便能攜帶資訊。自1980年代起,光纖通訊系統對於電信工業產生了革命性的作用,同時也在數位時代裡扮演非常重要的角色。光纖通信具有傳輸容量大、保密性好等許多優點。光纖通信線在已經成為當今最主要的有線通信方式。將需傳送的信息在發送端輸入到發送機中,將信息叠加或調制到作為信息信號載體的載波上,然後將已調制的載波通過傳輸媒質傳送到遠處的接收端,由接收機解調出原來的信息。 根據訊號調變方式的不同,光纖通訊可以分為數位光纖通訊、類比光纖通訊。纖通訊的產業包括了光纖電纜、光器件、光裝置、光通訊儀表、光通訊積體電路等多個領域。 利用光纖做為通訊之用通常需經過下列幾個步驟:.

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光通訊

光通訊是一種利用光來攜帶資訊的通訊技術,也稱為遠程光通訊。不論利用電子儀器傳收或以肉眼直接觀察光都屬於光通訊。光通訊技術最早可以回溯到數百年前。即1880年發明的是最早的光通訊儀器。 光通訊系統由發射器(transmitter)、頻道(channel)、接收器(received)組成。發射器將資訊編碼成光訊號;頻道將訊號傳送至目的地;接收器將光訊號重新轉換成發送的資訊。當通訊系統的設備中不使用接收器時,也可以是藉由人眼觀察來解釋訊號,簡單的訊號如烽火、複雜的訊號則如光編譯的色碼或閃光摩斯密碼等。 因為在地面上會受自然環境,如地形、氣候及光可用性的影響,僅能太空中佈署。.

查看 激光二極管和光通訊

磷化銦

磷化銦(Indium phosphide,InP)是由磷和銦組成的二元半導體材料,磷化銦和砷化鎵及大部份的三五族半導體相同,都是面心立方(闪锌矿)晶體結構。.

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磷化銦鎵

磷化銦鎵(Indium gallium phosphide,簡稱InGaP)也被稱為磷化鎵銦(GaInP),是由磷、銦和鎵組成的半導體。因為其電子速率比常見的矽及砷化鎵要快,常用於高速或是高功率的電子元件中。 磷化銦鎵常用在高電子移動率電晶體(HEMT)及异质结双极性晶体管(HBT)結構中,但也用在太空應用的高速率太陽能電池,若加入鋁(合金)可以製作高亮度的橘紅色、橘色、黃色及綠色發光二極體。 磷化銦鎵是磷化銦及磷化鎵的合金。 Ga0.5In0.5P是一種有特別重要性的合金,其晶格幾乎和砷化鎵相同,因此配合(AlxGa1-x)0.5In0.5,可以產生晶格對應的量子阱,可以作為紅色的激光二極管,例如紅色光,波長650nm的共振腔發光二極體,或是配合聚甲基丙烯酸甲酯塑膠光纖的垂直腔面發射雷射器。 Ga0.5In0.5P其能量接面是太陽能電池中砷化鎵接面的二倍到三倍。近年發現磷化銦鎵及砷化鎵疊層的太陽能電池在AM0條件(太陽光在大氣層外的平均照度,.

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紫外线

紫外線(Ultraviolet,簡稱為UV),為波長在10nm至400nm之間的電磁波,波長比可見光短,但比X射線長。太陽光中含有部分的紫外線,電弧、水銀燈、黑光燈也會發出紫外線。雖然紫外線不屬於游離輻射但紫外線仍會引發化學反應與使一些物質發出螢光。 而小于200纳米的紫外線輻射會被空氣強烈的吸收,因此稱之為真空紫外線The ozone layer protects humans from this.

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發光二極管

光二極體(Light-emitting diode,縮寫为LED)是一種能發光的半導體電子元件,透過三價與五價元素所組成的複合光源。此種電子元件早在1962年出現,早期只能夠發出低光度的紅光,被惠普買下專利後當作指示燈利用。及後發展出其他單色光的版本,時至今日,能夠發出的光已經遍及可見光、紅外線及紫外線,光度亦提高到相當高的程度。用途由初時的指示燈及顯示板等;隨著白光發光二極管的出現,近年逐漸發展至被普遍用作照明用途。 發光二極管只能夠往一個方向導通(通電),叫作正向偏置,當電流流過時,電子與電洞在其內复合而發出單色光,這叫電致發光效應,而光線的波長、顏色跟其所採用的半導體物料種類與故意摻入的元素雜質有關。具有效率高、壽命長、不易破損、反應速度快、可靠性高等傳統光源不及的優點。白光LED的發光效率近年有所進步;每千流明成本,也因為大量的資金投入使價格下降,但成本仍遠高於其他的傳統照明。雖然如此,近年仍然越來越多被用在照明用途上。 2014年凭借「發明高亮度藍色發光二極體,帶來了節能明亮的白色光源」,天野浩与赤崎勇、中村修二共同获得诺贝尔物理学奖。.

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銻化鎵

銻化鎵為半導體材料之一,其中分子裡包含了銻和鎵,屬於III-V族,其能隙為 0.726ev,晶格常數是0.61 nm。銻化鎵通常可以用來做、紅外發光二極體、電晶體、雷射二極體等用具。.

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西澤潤一

西澤潤一(,),日本工程學、物理學家與教育家。現任上智大學特聘教授、東北大學名譽教授。日本學士院會員。文化勲章、勲一等瑞寶章表彰。文化功勞者。 西澤教授是裴聲國際的大發明家,在電子工程、通信工程、半導體器件、半導體制程、光通信開發領域皆有獨創性成就。世稱「半導體先生」與「日本光通信之父」。2000年獲得日本人首座IEEE愛迪生獎章。 IEEE設置了以他命名的「IEEE西澤潤一獎」。.

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能隙

能隙(band gap或energy gap)也譯作能帶隙(energy band gap)、禁带--宽度(width of forbidden band),在固態物理學中泛指半導體或是絕緣體的價帶頂端至傳導帶底端的能量差距。 對一個zh-cn:本征半导体;zh-hk:本徵半導體;zh-tw:本質半導體;-而言,其導電性與能隙的大小有關,只有獲得足夠能量的電子才能從價帶被激發,跨過能隙並躍遷至傳導帶。利用費米-狄拉克統計可以得到電子佔據某個能階E_0的機率。又假設E_0>>E_F,E_F是所謂的費米能階,電子佔據E_0的機率可以利用波茲曼近似簡化為: 在上式中,E_g是能隙的寬度、k是波茲曼常數,而T則是溫度。 半導體材料的能隙可以利用一些工程手法加以調整,特別是在化合物半導體中,例如控制砷化鎵鋁(AlGaAs)或砷化鎵銦(InGaAs)各種元素間的比例,或是利用如分子束磊晶(Molecular Beam Epitaxy, MBE)成長出多層的磊晶材料。這類半導體材料在高速半導體元件或是光電元件,如-zh-cn:异质结双极性晶体管;zh-tw:異質接面雙載子電晶體;-(Heterojunction Bipolar Transistor, HBT)、zh-hans:激光二极管;zh-hk:激光二極管;zh-tw:雷射二極體;-,或是太陽能電池上已經成為主流。.

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英特矽爾

英特矽爾半導體有限公司(Intersil Corporation,),是一家集模擬半導體產品設計和製造解決方案市場的全球型企业。其產品包括可實現精密電源傳輸的開關穩壓器以及採用了最新的先進信號處理技術的運算放大器等。銷售網點遍及全世界,2010年度收入8.22億美元。.

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電子元件

電子元件(electronic component),是電子電路中的基本元素,通常是個別封裝,並具有兩個或以上的引線或金屬接點。電子元件須相互連接以構成一個具有特定功能的電子電路,例如:放大器、無線電接收機、振盪器等,連接電子元件常見的方式之一是焊接到印刷電路板上。電子元件也許是單獨的封裝(電阻器、電容器、電感器、晶體管、二極管等),或是各種不同複雜度的群組,例如:集成电路(運算放大器、排阻、邏輯閘等)。.

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掺钕氟化钇锂

掺钕氟化钇锂(Nd:YLF)是,用在弧光燈及激光二極管的中。氟化钇锂晶體(LiYF4)本身有雙折射特性,常用在1047 nm及1053 nm的雷射。 掺钕氟化钇锂因為其螢光的時間較長,會用在Q开关系統中。掺钕氟化钇锂類似Nd-Yag雷射,Q切換的掺钕氟化钇锂會配合光諧波發生(harmonic generation)來產生較短的波長。倍頻掺钕氟化钇锂的常見應用是抽運超快的啁啾脈衝(chirped-pulse)。 在重覆速率在數kHz以下時,掺钕氟化钇锂可以比Nd-Yag雷射產生更高的脈衝能量。不過掺钕氟化钇锂是脆性材料,容易破裂,也略溶於水。掺钕氟化钇锂會慢慢的溶解在周圍的冷卻水中。.

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林嚴雄

林嚴雄(,),日本物理學家。.

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有机金属化学气相沉积法

有機金屬化學气相沉積法(MOCVD, Metal-organic Chemical Vapor Deposition),是在基板上成長半導體薄膜的一種方法。其他類似的名稱如:MOVPE (Metal-organic Vapor-Phase Epitaxy)、OMVPE (Organometallic Vapor-Phase Epitaxy)及OMCVD (Organometallic Chemical Vapor Deposition)等等,其中的前兩個字母 "MO" 或是 "OM",指的是半導體薄膜成長過程中所採用的反應源(precusor)為金屬化合物 "Metal-organic" 或是有機金屬化合物。而後面三個字母 "CVD" 或是 "VPE",指的是所成長的半導體薄膜的特性是屬於非晶形薄膜或是具有晶形的薄膜。一般而言,"CVD" 所指的是非晶形薄膜的成長,這種成長方式歸類於 "沉積"(Deposition);而"VPE"所指的是具有晶形的薄膜成長方式,這種方式歸類於"磊晶"(Epitaxy)。.

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日亞化學工業

,是一家日本的化學工業公司暨電子零件製造商,一般簡稱為日亞或日亞化。.

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日本人諾貝爾獎得主

日本人諾貝爾獎得主」(),係指日本人或出生於日本的諾貝爾獎得主。日本人完成獲獎研究,但獲獎時已移籍者,亦作為參考資料一併收錄。.

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