Zasada działanialaser półprzewodnikowy
Na początek przedstawiono wymagania dotyczące parametrów laserów półprzewodnikowych, obejmujące głównie następujące aspekty:
1. Wydajność fotoelektryczna: obejmuje współczynnik ekstynkcji, dynamiczną szerokość linii i inne parametry, które bezpośrednio wpływają na wydajność laserów półprzewodnikowych w systemach komunikacyjnych.
2. Parametry konstrukcyjne: takie jak wielkość i rozmieszczenie strumienia świetlnego, definicja końca wyciągu, wielkość instalacji i rozmiar obrysu.
3. Długość fali: Zakres długości fal lasera półprzewodnikowego wynosi 650~1650 nm, a dokładność jest wysoka.
4. Prąd progowy (Ith) i prąd roboczy (lop): Parametry te określają warunki początkowe i stan pracy lasera półprzewodnikowego.
5. Moc i napięcie: Mierząc moc, napięcie i natężenie prądu lasera półprzewodnikowego w pracy, można narysować krzywe PV, PI i IV, co pozwala zrozumieć ich charakterystyki robocze.
Zasada działania
1. Warunki wzmocnienia: Ustala się rozkład inwersji nośników ładunku w ośrodku laserowym (obszar aktywny). W półprzewodniku energia elektronów jest reprezentowana przez szereg niemal ciągłych poziomów energii. Dlatego liczba elektronów na dole pasma przewodnictwa w stanie o wysokiej energii musi być znacznie większa niż liczba dziur na górze pasma walencyjnego w stanie o niskiej energii między dwoma obszarami pasma energetycznego, aby uzyskać inwersję liczby cząstek. Uzyskuje się to poprzez zastosowanie dodatniego napięcia polaryzacji do homozłącza lub heterozłącza i wstrzyknięcie niezbędnych nośników do warstwy aktywnej w celu wzbudzenia elektronów z pasma walencyjnego o niższej energii do pasma przewodnictwa o wyższej energii. Gdy duża liczba elektronów w odwróconym stanie populacji cząstek rekombinuje z dziurami, następuje emisja wymuszona.
2. Aby faktycznie uzyskać spójne promieniowanie stymulowane, stymulowane promieniowanie musi być kilkakrotnie przekazywane z powrotem do rezonatora optycznego, aby utworzyć oscylację laserową, rezonator lasera jest tworzony przez naturalną powierzchnię rozszczepienia kryształu półprzewodnikowego jako lustro, zwykle pokryte na końcu światła warstwą dielektryczną o wysokim odbiciu wielowarstwowym, a gładka powierzchnia jest pokryta warstwą o zmniejszonym odbiciu. W przypadku lasera półprzewodnikowego z wnęką Fp (wnęka Fabry'ego-Perota), wnękę FP można łatwo skonstruować, wykorzystując naturalną płaszczyznę rozszczepienia prostopadłą do płaszczyzny złącza pn kryształu.
(3) Aby utworzyć stabilną oscylację, ośrodek laserowy musi być w stanie zapewnić wystarczająco duże wzmocnienie, aby skompensować stratę optyczną spowodowaną przez rezonator i stratę spowodowaną wyjściem lasera z powierzchni wnęki, i stale zwiększać pole światła w wnęce. Musi to mieć wystarczająco silny wtrysk prądu, to znaczy, że jest wystarczająca inwersja liczby cząstek, im wyższy stopień inwersji liczby cząstek, tym większe wzmocnienie, to znaczy, że wymóg musi spełniać pewien warunek progu prądu. Gdy laser osiągnie próg, światło o określonej długości fali może rezonować w wnęce i być wzmacniane, a ostatecznie utworzyć laser i ciągłe wyjście.
Wymagania dotyczące wydajności
1. Szerokość pasma i szybkość modulacji: lasery półprzewodnikowe i ich technologia modulacji są kluczowe w bezprzewodowej komunikacji optycznej, a szerokość pasma i szybkość modulacji bezpośrednio wpływają na jakość komunikacji. Laser z modulacją wewnętrzną (laser bezpośrednio modulowany) nadaje się do różnych zastosowań w komunikacji światłowodowej ze względu na dużą prędkość transmisji i niski koszt.
2. Charakterystyki widmowe i charakterystyki modulacyjne: Lasery półprzewodnikowe z rozproszonym sprzężeniem zwrotnymLaser DFB) stały się ważnym źródłem światła w komunikacji światłowodowej i kosmicznej komunikacji optycznej ze względu na ich doskonałe charakterystyki widmowe i modulacyjne.
3. Koszt i masowa produkcja: Lasery półprzewodnikowe muszą łączyć w sobie niskie koszty i masową produkcję, aby sprostać potrzebom produkcji i zastosowań na dużą skalę.
4. Pobór mocy i niezawodność: W zastosowaniach takich jak centra danych lasery półprzewodnikowe wymagają niskiego poboru mocy i wysokiej niezawodności, aby zapewnić długoterminową stabilną pracę.
Czas publikacji: 19-09-2024