В середине 1967 г. Б. Соффер и Б. МакФаллан заменили одно из зеркал резонатора отражающей дифракционной решеткой и получили лазер, плавно перестраиваемый по длинам волн в области более 400 А простым поворотом решетки.
Лазеры на красителях в настоящее время позволяют получать лазерное излучение на любой длине волны, от ближнего �К-диапазона до ультрафиолета. Благодаря тому, что лазеры на красителях имеют чрезвычайно широкие полосы усиления, они позволяют осуществлять режим генерации импульсов длительностью менее пикосекунды (1012 с).
Лазерные диоды
Полупроводниковые или диодные лазеры очень важны для РјРЅРѕРіРёС… применений. Р’ РЅРёС… используются РЅРµ СѓСЂРѕРІРЅРё, Р° энергетические состояния нелокализованных электронов. Р’ твердых телах энергетические СѓСЂРѕРІРЅРё электронов группируются РІ Р·РѕРЅС‹. РџСЂРё температуре абсолютного нуля РІ полупроводниках, РІСЃРµ имеющиеся СѓСЂРѕРІРЅРё заполняют РѕРґРЅСѓ Р·РѕРЅСѓ (валентная Р·РѕРЅР°), Р° последующие свободные СѓСЂРѕРІРЅРё группируются РІ РґСЂСѓРіРѕР№ Р·РѕРЅРµ (Р·РѕРЅР° проводимости), которая совершенно РЅРµ заполнена Рё отделена РѕС‚ валентной Р·РѕРЅС‹ некоторым промежутком энергий, для которых нет состояний. Ртот интервал называется запрещенной Р·РѕРЅРѕР№ (энергетической щелью). Р’ этих условиях материал РЅРµ может проводить ток Рё является изолятором. РљРѕРіРґР° температура увеличивается Рё если Р·РѕРЅР° проводимости расположена РѕС‚ валентной Р·РѕРЅС‹ РЅРµ слишком высоко, термическое возбуждение достаточно, чтобы некоторые РёР· электронов перескочили РІ Р·РѕРЅСѓ проводимости. Поскольку там РІСЃРµ СѓСЂРѕРІРЅРё пустые, РѕРЅРё СЃРїРѕСЃРѕР±РЅС‹ обеспечить электрический ток. Однако РёР·-Р·Р° того, что РёС… мало, величина тока невелика. Соответственно материал становится проводящим СЃ плохой проводимостью, С‚.Рµ. полупроводником. Рлектроны, которые СЃРїРѕСЃРѕР±РЅС‹ поддерживать ток РІ Р·РѕРЅРµ проводимости, оставляют вакантными состояния РІ валентной Р·РѕРЅРµ. Рти вакантные состояния, которые называются дырками, ведут себя как положительно заряженные частицы Рё также участвуют РІ проводимости. Р’ чистом полупроводнике термическое возбуждение РїСЂРѕРёР·РІРѕРґРёС‚ электроны РІ Р·РѕРЅРµ проводимости Рё дырки РІ валентной Р·РѕРЅРµ РІ равных количествах.
Рлектроны Рё дырки, способные поддерживать ток, называются носителями. Если РїРѕ какой-либо причине РІ Р·РѕРЅРµ проводимости оказывается больше электронов, чем следует РїРѕ статистике Максвелла-Больцмана, избыток электронов падает РЅР° вакантные энергетические СѓСЂРѕРІРЅРё валентной Р·РѕРЅС‹ Рё таким образом возвращается РІ валентную Р·РѕРЅСѓ Рё там исчезает дырка. РўРѕ же самое РїСЂРѕРёСЃС…РѕРґРёС‚, если, наоборот, больше дырок присутствует РІ валентной Р·РѕРЅРµ, чем допускается данной температурой. Ртот процесс называется рекомбинацией РґРІСѓС… носителей. РћРЅ РїСЂРѕРёСЃС…РѕРґРёС‚, давая энергию, соответствующую величине интервала между РґРІСѓРјСЏ зонами, которая проявляется либо РІ РІРёРґРµ механических колебаний решетки, либо РІ РІРёРґРµ испускания фотона. Р’ последнем случае переход называется излучательным, Р° энергия фотона соответствует разности энергий уровней РІ валентной Р·РѕРЅРµ Рё РІ Р·РѕРЅРµ проводимости, С‚.Рµ., РіСЂСѓР±Рѕ РіРѕРІРѕСЂСЏ, равной энергии запрещенной Р·РѕРЅС‹.
Некоторые полупроводники РЅРµ вполне чистые. Примеси образуют энергетические СѓСЂРѕРІРЅРё электронов внутри Р·РѕРЅ. Если эти дополнительные СѓСЂРѕРІРЅРё находятся вблизи РґРЅР° Р·РѕРЅС‹ проводимости, термическое возбуждение заставляет РёС… электроны перепрыгнуть РІ Р·РѕРЅСѓ проводимости, РіРґРµ РѕРЅРё СЃРїРѕСЃРѕР±РЅС‹ поддерживать электрический ток. РЈСЂРѕРІРЅРё примеси остаются пустыми Рё, поскольку РѕРЅРё фиксированы РІ материале, РЅРµ СЃРїРѕСЃРѕР±РЅС‹ поддерживать ток. Р’ этом случае единственными носителями тока являются электроны РІ Р·РѕРЅРµ проводимости, Рё полупроводник называется допированным n-типом (n напоминает, что проводимость обеспечивается отрицательными зарядами). Наоборот, если СѓСЂРѕРІРЅРё примеси располагаются вблизи верха валентной Р·РѕРЅС‹, термическое возбуждение заставляет электроны РёР· валентной Р·РѕРЅС‹ перепрыгнуть РЅР° эти примесные СѓСЂРѕРІРЅРё, образуя тем самым дырки, которые СЃРїРѕСЃРѕР±РЅС‹ поддерживать ток. РўРѕРіРґР° полупроводник называется p-типом (p для положительного заряда). Возможно так допировать полупроводник, что получаются области как p-типа, так Рё n-типа СЃ СѓР·РєРѕР№ промежуточной областью между РЅРёРјРё. Ртот промежуток между различными областями называется p-n-переходом. Если заставить ток протекать через этот переход, делая n область отрицательной Рё p область положительной, электроны инжектируются РІ этот переход. РќР° РѕСЃРЅРѕРІРµ этого свойства были изобретены РІ конце 1940-С… РіРі. транзисторы, вызвавшие революцию РІ РјРёСЂРµ электроники.