Arbejdsprincip for halvlederlaser

Arbejdsprincip afhalvlederlaser

Først og fremmest introduceres parameterkravene til halvlederlasere, hovedsageligt inklusive følgende aspekter:
1. fotoelektrisk ydeevne: inklusive udryddelsesforhold, dynamisk linjebredde og andre parametre, disse parametre påvirker direkte ydelsen af ​​halvlederlasere i kommunikationssystemer.
2. Strukturelle parametre: såsom lysestørrelse og arrangement, ekstraktionsdefinition, installationsstørrelse og konturstørrelse.
3. Bølgelængde: Bølgelængdeområdet for halvlederlaser er 650 ~ 1650nm, og nøjagtigheden er høj.
4. tærskelstrøm (ith) og driftsstrøm (LOP): Disse parametre bestemmer opstartsbetingelserne og arbejdstilstanden for halvlederlaseren.
5. Strøm og spænding: Ved at måle kraften, spændingen og strømmen af ​​halvlederlaseren på arbejdet kan PV, PI og IV -kurver trækkes for at forstå deres arbejdsegenskaber.

Arbejdsprincip
1. Gevinstbetingelser: Inversionsfordelingen af ​​ladningsbærere i lasingmediet (aktiv region) er etableret. I halvlederen er elektronens energi repræsenteret af en række næsten kontinuerlige energiniveauer. Derfor skal antallet af elektroner i bunden af ​​ledningsbåndet i højenergistaten være meget større end antallet af huller øverst på valensbåndet i lavenergitilstanden mellem de to energibåndregioner for at opnå inversionen af ​​partikelnummeret. Dette opnås ved at anvende en positiv bias på homojunction eller heterojunction og indsprøjte de nødvendige bærere i det aktive lag for at begejstre elektroner fra det lavere energiforensitetsbånd til det højere energiledningsbånd. Når et stort antal elektroner i den omvendte partikelpopulationstat rekombin med huller, forekommer stimuleret emission.
2. For faktisk at opnå sammenhængende stimuleret stråling, skal den stimulerede stråling føres tilbage flere gange i den optiske resonator for at danne laseroscillation, er resonatoren af ​​laseren dannet af den naturlige spaltningsoverflade af halvlederkriminet som en spejlet refleksion, som normalt er plateret på enden af ​​lyset med en høj reflektionsflerayer dielektrisk film, og den glatte overflade plejes med en redateret. For FP-hulrummet (Fabry-Perot-hulrum) halvlederlaser kan FP-hulrummet let konstrueres ved hjælp af det naturlige spaltningsplan vinkelret på krystallens PN-krydsplan.
(3) For at danne en stabil svingning skal lasermediet være i stand til at tilvejebringe en stor nok gevinst til at kompensere for det optiske tab forårsaget af resonatoren og tabet forårsaget af laserudgangen fra hulrumsoverfladen og konstant øge det lette felt i hulrummet. Dette skal have en stærk nok strøminjektion, det vil sige, at der er nok partikelnummerinversion, jo højere grad af partikelantal inversion er, jo større er gevinsten, dvs. kravet skal opfylde en vis aktuel tærskelværdi. Når laseren når tærsklen, kan lys med en bestemt bølgelængde resoneres i hulrummet og amplificeres og til sidst danner en laser og kontinuerlig output.

Krav til præstation
1. Moduleringsbåndbredde og hastighed: Halvlederlasere og deres moduleringsteknologi er afgørende i trådløs optisk kommunikation, og moduleringsbåndbredden og hastighed påvirker direkte kommunikationskvaliteten. Internt moduleret laser (direkte moduleret laser) er velegnet til forskellige felter i optisk fiberkommunikation på grund af dens højhastighedstransmission og lave omkostninger.
2. spektrale egenskaber og modulationskarakteristika: halvlederdistribuerede feedback -lasere (DFB -laser) er blevet en vigtig lyskilde inden for optisk fiberkommunikation og rumoptisk kommunikation på grund af deres fremragende spektrale egenskaber og modulationsegenskaber.
3. Omkostninger og masseproduktion: Halvlederlasere skal have fordelene ved lave omkostninger og masseproduktion for at imødekomme behovene i storskala produktion og applikationer.
4. strømforbrug og pålidelighed: I applikationsscenarier, såsom datacentre, kræver halvlederlasere lavt strømforbrug og høj pålidelighed for at sikre langvarig stabil drift.