Принцип на работа наполупроводников лазер
На първо място се въвеждат изискванията за параметрите на полупроводниковите лазери, като основно се включват следните аспекти:
1. Фотоелектрична производителност: включително коефициент на екстинкция, динамична ширина на линията и други параметри, тези параметри пряко влияят на производителността на полупроводниковите лазери в комуникационните системи.
2. Структурни параметри: като размер и разположение на светлината, дефиниция на края на екстракцията, 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 полупроводниковия лазер по време на работа, PV, PI и IV криви могат да бъдат начертани, за да се разберат техните работни характеристики.
Принцип на работа
1. Условия на усилване: Установено е инверсионното разпределение на носителите на заряд в лазерната среда (активна област). В полупроводника енергията на електроните е представена от поредица от почти непрекъснати енергийни нива. Следователно броят на електроните в долната част на лентата на проводимост във високоенергийно състояние трябва да бъде много по-голям от броя на дупките в горната част на валентната лента в нискоенергийно състояние между двете области на енергийната лента, за да се постигне инверсия на числото на частиците. Това се постига чрез прилагане на положително отклонение към хомопрехода или хетеропрехода и инжектиране на необходимите носители в активния слой за възбуждане на електрони от валентната лента с по-ниска енергия към лентата с по-висока енергийна проводимост. Когато голям брой електрони в състояние на обърната популация на частици се рекомбинират с дупки, възниква стимулирана емисия.
2. За да се получи действително кохерентно стимулирано лъчение, стимулираното лъчение трябва да бъде върнато обратно няколко пъти в оптичния резонатор, за да образува лазерно трептене, резонаторът на лазера се формира от естествената повърхност на разцепване на полупроводниковия кристал като огледало, обикновено покрита в края на светлината с многослоен диелектричен филм с висока степен на отражение, а гладката повърхност е покрита с филм с намалено отражение. За полупроводников лазер с кухина Fp (кухина на Фабри-Перо), FP кухината може лесно да бъде конструирана чрез използване на естествената равнина на разцепване, перпендикулярна на равнината на pn преход на кристала.
(3) За да се формира стабилно трептене, лазерната среда трябва да може да осигури достатъчно голямо усилване, за да компенсира оптичната загуба, причинена от резонатора, и загубата, причинена от лазерния изход от повърхността на кухината, и постоянно да увеличава светлинно поле в кухината. Това трябва да има достатъчно силно инжектиране на ток, тоест има достатъчно инверсия на броя на частиците, колкото по-висока е степента на инверсия на броя на частиците, толкова по-голяма е печалбата, тоест изискването трябва да отговаря на определено прагово условие за ток. Когато лазерът достигне прага, светлина с определена дължина на вълната може да бъде резонирана в кухината и да се усили и накрая да образува лазер и непрекъснат изход.
Изискване за изпълнение
1. Модулационна честотна лента и скорост: полупроводниковите лазери и тяхната модулационна технология са от решаващо значение в безжичната оптична комуникация, а модулационната честотна лента и скорост влияят пряко върху качеството на комуникацията. Вътрешно модулиран лазер (директно модулиран лазер) е подходящ за различни области на комуникация с оптични влакна поради високоскоростното си предаване и ниската цена.
2. Спектрални характеристики и модулационни характеристики: Полупроводникови лазери с разпределена обратна връзка (DFB лазер) се превърнаха във важен източник на светлина в комуникацията с оптични влакна и космическата оптична комуникация поради техните отлични спектрални характеристики и модулационни характеристики.
3. Разходи и масово производство: Полупроводниковите лазери трябва да имат предимствата на ниска цена и масово производство, за да отговорят на нуждите на широкомащабно производство и приложения.
4. Консумация на енергия и надеждност: В сценарии на приложение 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