Zasada pracy lasera półprzewodnika

Zasada pracyLaser półprzewodnikowy

Przede wszystkim wprowadzane są wymagania parametrów dla laserów półprzewodnikowych, w tym głównie następujące aspekty:
1. Wydajność fotoelektryczna: w tym współczynnik ekstynkcji, dynamiczna szerokość linii i inne parametry, parametry te bezpośrednio wpływają na wydajność laserów półprzewodnikowych w systemach komunikacyjnych.
2. Parametry strukturalne: takie jak rozmiar i rozmiar świetlisty, definicja końcowa ekstrakcji, rozmiar instalacji i rozmiar zarysu.
3. Długość fali: zakres długości fali lasera półprzewodnikowego wynosi 650 ~ 1650 nm, a dokładność jest wysoka.
4. Prąd progowy (ITH) i prąd roboczy (LOP): Parametry te określają warunki uruchamiania i stan roboczy lasera półprzewodnikowego.
5. Moc i napięcie: Mierzenie mocy, napięcia i prądu lasera półprzewodnikowego w pracy można wyciągnąć krzywych PV, PI i IV, aby zrozumieć ich charakterystykę pracy.

Zasada pracy
1. Warunki zysku: Ustalono rozkład inwersji nośników ładunku w medium lasowym (region aktywny). W półprzewodnikach energia elektronów jest reprezentowana przez szereg prawie ciągłych poziomów energii. Dlatego liczba elektronów na dole pasma przewodnictwa w stanie wysokiej energii musi być znacznie większa niż liczba otworów u góry pasma walencyjnego w stanie niskiej energii między dwoma obszarami pasm energii, aby osiągnąć inwersję liczby cząstek. Osiąga się to poprzez zastosowanie pozytywnego stronniczości do homodjunkcyjnego lub heteroz siękcie i wstrzyknięcie niezbędnych nośników do warstwy aktywnej w celu podniecenia elektronów z pasma wartościowości walencji niższej energii do pasma przewodnictwa o wyższej energii. Gdy duża liczba elektronów w odwróconej populacji cząstek stanowi rekombinację z otworami, występuje stymulowana emisja.
2. Aby faktycznie uzyskać spójne stymulowane promieniowanie, stymulowane promieniowanie musi być kilkakrotnie oddzielenia rezonatora optycznego w celu utworzenia oscylacji laserowej, rezonator lasera jest tworzony przez naturalną powierzchnię rozszczepiania powierzchni półprzewodnika, jak lustro, zwykle spływające na końcu światła światła Dilextric, a powierzchnia gładka z ograniczoną refleksją. W przypadku lasera półprzewodnika FP (wnęka Fabry-Perot), jamę FP można łatwo skonstruować za pomocą naturalnej płaszczyzny rozszczepiania prostopadłej do płaszczyzny połączenia PN kryształu.
(3) Aby utworzyć stabilną oscylację, medium laserowe musi być w stanie zapewnić wystarczająco duży wzmocnienie, aby zrekompensować stratę optyczną spowodowaną przez rezonator i stratę spowodowaną wyjściem lasera z powierzchni wnęki i stale zwiększać pole światła w jamie. Musi to mieć wystarczająco silne wstrzyknięcie prądu, to znaczy jest wystarczająca inwersja liczby cząstek, im wyższy stopień inwersji liczby cząstek, tym większy wzmocnienie, to znaczy wymaganie musi spełniać określony próg progowy. Gdy laser osiągnie próg, światło o określonej długości fali można rezonować w wnęce i wzmacniać, a na koniec tworzyć laser i ciągłą moc wyjściową.

Wymaganie wydajności
1. Pamięć i szybkość modulacji: lasery półprzewodników i ich technologia modulacji są kluczowe w bezprzewodowej komunikacji optycznej, a przepustowość modulacji i szybkość bezpośrednio wpływają na jakość komunikacji. Laser modulowany wewnętrznie (bezpośrednio modulowany laser) jest odpowiedni dla różnych dziedzin w komunikacji światłowodowej ze względu na jego szybką transmisję i niski koszt.
2. Charakterystyka widmowa i charakterystyka modulacji: lasery rozłożone na półprzewodnikowe informacje zwrotne (Laser DFB) stały się ważnym źródłem światła w komunikacji światłowodowej i komunikacji optycznej kosmicznej ze względu na ich doskonałe charakterystykę widmową i charakterystykę modulacji.
3. Koszt i masowa produkcja: lasery półprzewodników muszą mieć zalety taniego i masowej produkcji, aby zaspokoić potrzeby produkcji i zastosowań na dużą skalę.
4. Zużycie energii i niezawodność: w scenariuszach aplikacji, takich jak centra danych, lasery półprzewodnikowe wymagają niskiego zużycia energii i wysokiej niezawodności, aby zapewnić długoterminowe stabilne działanie.