Принцип на работа наполупроводников лазер
Първо, са въведени изискванията към параметрите на полупроводниковите лазери, включително главно следните аспекти:
1. Фотоелектрични характеристики: включително коефициент на екстинкция, динамична ширина на линията и други параметри, тези параметри пряко влияят върху производителността на полупроводниковите лазери в комуникационните системи.
2. Структурни параметри: като например размер и разположение на светлинния елемент, дефиниция на края на извличането, размер на инсталацията и размер на контура.
3. Дължина на вълната: Диапазонът на дължината на вълната на полупроводниковия лазер е 650~1650nm, а точността е висока.
4. Прагов ток (Ith) и работен ток (lop): Тези параметри определят условията за стартиране и работното състояние на полупроводниковия лазер.
5. Мощност и напрежение: Чрез измерване на мощността, напрежението и тока на работещия полупроводников лазер могат да се начертаят PV, PI и IV криви, за да се разберат техните работни характеристики.
Принцип на работа
1. Условия за усилване: Установява се инверсно разпределение на носителите на заряд в лазерната среда (активна област). В полупроводника енергията на електроните е представена от серия от почти непрекъснати енергийни нива. Следователно, броят на електроните в долната част на проводимата зона във високоенергийно състояние трябва да бъде много по-голям от броя на дупките в горната част на валентната зона в нискоенергийно състояние между двете области на енергийната зона, за да се постигне инверсия на броя на частиците. Това се постига чрез прилагане на положително отклонение към хомо- или хетеро-прехода и инжектиране на необходимите носители в активния слой, за да се възбудят електрони от валентната зона с по-ниска енергия към проводимата зона с по-висока енергия. Когато голям брой електрони в обърнато състояние на популация на частиците рекомбинират с дупки, възниква стимулирана емисия.
2. За да се получи действително кохерентно стимулирано лъчение, стимулираното лъчение трябва да се върне няколко пъти в оптичния резонатор, за да се образува лазерно трептене. Резонаторът на лазера е оформен от естествената повърхност на разцепване на полупроводниковия кристал като огледало, обикновено покрито от края на светлината с многослоен диелектричен филм с висока рефлекция, а гладката повърхност е покрита с филм с намалена рефлекция. За полупроводниковия лазер с Fp кухина (кухина на Фабри-Перо), FP кухината може лесно да се конструира, като се използва естествената равнина на разцепване, перпендикулярна на равнината на pn прехода на кристала.
(3) За да се формира стабилно трептене, лазерната среда трябва да може да осигури достатъчно голямо усилване, за да компенсира оптичните загуби, причинени от резонатора, и загубите, причинени от лазерния изход от повърхността на кухината, и постоянно да увеличава светлинното поле в кухината. Това изисква достатъчно силно инжектиране на ток, т.е. да има достатъчна инверсия на броя на частиците. Колкото по-висока е степента на инверсия на броя на частиците, толкова по-голямо е усилването, т.е. изискването трябва да отговаря на определено условие за праг на тока. Когато лазерът достигне прага, светлината с определена дължина на вълната може да резонира в кухината и да се усили, като накрая се образува лазерен и непрекъснат изход.
Изискване за производителност
1. Ширина и скорост на модулация: полупроводниковите лазери и тяхната технология за модулация са от решаващо значение за безжичната оптична комуникация, а ширината и скоростта на модулация пряко влияят върху качеството на комуникацията. Вътрешно модулиран лазер (директно модулиран лазер) е подходящ за различни области в оптичната комуникация поради високата скорост на предаване и ниската цена.
2. Спектрални характеристики и модулационни характеристики: Полупроводникови лазери с разпределена обратна връзка (DFB лазер) са се превърнали във важен източник на светлина в оптичната комуникация и космическата оптична комуникация поради отличните си спектрални характеристики и модулационни характеристики.
3. Цена и масово производство: Полупроводниковите лазери трябва да имат предимствата на ниска цена и масово производство, за да отговорят на нуждите на мащабното производство и приложения.
4. Консумация на енергия и надеждност: В приложения като центрове за данни, полупроводниковите лазери изискват ниска консумация на енергия и висока надеждност, за да осигурят дългосрочна стабилна работа.
Време на публикуване: 19 септември 2024 г.