Zasada działanialaser półprzewodnikowy
W pierwszej kolejności przedstawiono wymagania parametryczne dla laserów półprzewodnikowych, obejmujące 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 wielkość i rozmieszczenie światła, definicja końca wyciągu, rozmiar instalacji i rozmiar konturu.
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 rozruchu i stan pracy lasera półprzewodnikowego.
5. Moc i napięcie: Mierząc moc, napięcie i prąd pracującego lasera półprzewodnikowego, można narysować krzywe PV, PI i IV, aby zrozumieć ich charakterystykę roboczą.
Zasada działania
1. Warunki wzmocnienia: Ustala się inwersyjny rozkład nośników ładunku w ośrodku laserowym (obszarze aktywnym). W półprzewodniku 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 dziur na górze pasma walencyjnego w stanie niskiej energii pomiędzy dwoma obszarami pasm energii, aby osiągnąć inwersję liczba cząstek. Osiąga się to poprzez zastosowanie dodatniego obciążenia 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. Kiedy duża liczba elektronów w odwróconym stanie populacji cząstek łączy się z dziurami, następuje emisja wymuszona.
2. Aby rzeczywiście uzyskać spójne promieniowanie wymuszone, wymuszone promieniowanie musi zostać kilkakrotnie zawrócone do rezonatora optycznego w celu wytworzenia oscylacji lasera. Rezonator lasera jest utworzony przez naturalną powierzchnię rozszczepiania kryształu półprzewodnika w postaci zwierciadła, zwykle pokryty na końcu światła wielowarstwową folią dielektryczną o wysokim współczynniku odbicia, a gładka powierzchnia jest pokryta folią o zmniejszonym odbiciu. W przypadku lasera półprzewodnikowego z wnęką Fp (wnęką Fabry-Perot) wnękę FP można łatwo skonstruować, wykorzystując naturalną płaszczyznę cięcia prostopadłą do płaszczyzny złącza pn kryształu.
(3) Aby wytworzyć stabilną oscylację, ośrodek laserowy musi być w stanie zapewnić wystarczająco duże wzmocnienie, aby zrekompensować stratę optyczną spowodowaną przez rezonator i stratę spowodowaną mocą lasera z powierzchni wnęki oraz stale zwiększać pole świetlne we wnęce. Musi to mieć wystarczająco silny wtrysk prądu, to znaczy inwersja liczby cząstek jest wystarczająca, im wyższy stopień inwersji liczby cząstek, tym większe wzmocnienie, to znaczy wymaganie musi spełniać określony warunek progu prądu. Kiedy laser osiągnie próg, światło o określonej długości fali może rezonować we wnęce i zostać wzmocnione, a ostatecznie wytworzy laser i ciągły sygnał wyjściowy.
Wymagania dotyczące wydajności
1. Pasmo i szybkość modulacji: lasery półprzewodnikowe i technologia ich modulacji mają kluczowe znaczenie w bezprzewodowej komunikacji optycznej, a szerokość pasma i szybkość modulacji bezpośrednio wpływają na jakość komunikacji. Wewnętrznie modulowany laser (bezpośrednio modulowany laser) nadaje się do różnych dziedzin komunikacji światłowodowej ze względu na dużą prędkość transmisji i niski koszt.
2. Charakterystyka widmowa i charakterystyka modulacyjna: Półprzewodnikowe lasery z rozproszonym sprzężeniem zwrotnym (Laser DFB) stały się ważnym źródłem światła w komunikacji światłowodowej i kosmicznej komunikacji optycznej ze względu na ich doskonałe właściwości widmowe i właściwości modulacyjne.
3. Koszty i produkcja masowa: Lasery półprzewodnikowe muszą charakteryzować się niskim kosztem i masową produkcją, aby sprostać potrzebom produkcji i zastosowań na dużą skalę.
4. Zużycie energii i niezawodność: W scenariuszach zastosowań, takich jak centra danych, lasery półprzewodnikowe wymagają niskiego zużycia energii i wysokiej niezawodności, aby zapewnić długoterminową stabilną pracę.
Czas publikacji: 19 września 2024 r