Arbejdsprincip forhalvleder laser
Først og fremmest introduceres parameterkravene til halvlederlasere, hovedsageligt inklusive følgende aspekter:
1. Fotoelektrisk ydeevne: inklusive ekstinktionsforhold, dynamisk linjebredde og andre parametre påvirker disse parametre direkte ydeevnen af halvlederlasere i kommunikationssystemer.
2. Strukturelle parametre: såsom lysstørrelse og arrangement, definition af udsugningsslut, 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. Effekt og spænding: Ved at måle effekten, spændingen og strømmen af halvlederlaseren på arbejde, kan PV, PI og IV kurver tegnes for at forstå deres arbejdsegenskaber.
Arbejdsprincip
1. Forstærkningsbetingelser: Inversionsfordelingen af ladningsbærere i lasermediet (aktivt område) etableres. I halvlederen er elektronernes energi repræsenteret af en række næsten kontinuerlige energiniveauer. Derfor skal antallet af elektroner i bunden af ledningsbåndet i højenergitilstanden være meget større end antallet af huller i toppen af valensbåndet i lavenergitilstanden mellem de to energibåndsområder for at opnå inversion af partikeltallet. Dette opnås ved at påføre en positiv bias til homojunction eller heterojunction og injicere de nødvendige bærere i det aktive lag for at excitere elektroner fra det lavere energivalensbånd til det højere energiledningsbånd. Når et stort antal elektroner i den omvendte partikelpopulationstilstand rekombinerer med huller, opstår der stimuleret emission.
2. For faktisk at opnå kohærent stimuleret stråling, skal den stimulerede stråling tilbageføres flere gange i den optiske resonator for at danne laseroscillation, laserens resonator er dannet af halvlederkrystallens naturlige spaltningsoverflade som et spejl, normalt belagt på enden af lyset med en højreflekterende flerlags dielektrisk film, og den glatte overflade er belagt med en reduceret reflektionsfilm. For halvlederlaseren Fp-hulrum (Fabry-Perot-hulrum) kan FP-hulrummet let konstrueres ved at bruge det naturlige spaltningsplan vinkelret på krystallens pn-forbindelsesplan.
(3) For at danne en stabil oscillation skal lasermediet være i stand til at give en stor nok forstærkning til at kompensere for det optiske tab forårsaget af resonatoren og tabet forårsaget af laseroutputtet fra hulrummets overflade og konstant øge lysfelt i hulrummet. Denne skal have en stærk nok strømindsprøjtning, det vil sige, at der er nok partikelantal inversion, jo højere grad af partikelantal inversion, jo større forstærkning, det vil sige, at kravet skal opfylde en vis strømtærskelbetingelse. Når laseren når tærsklen, kan lys med en bestemt bølgelængde resoneres i hulrummet og forstærkes og til sidst danne en laser og kontinuerligt output.
Ydelseskrav
1. Modulationsbåndbredde og -hastighed: Halvlederlasere og deres modulationsteknologi er afgørende i trådløs optisk kommunikation, og modulationsbåndbredden og -hastigheden påvirker direkte kommunikationskvaliteten. Internt moduleret laser (direkte moduleret laser) er velegnet til forskellige områder inden for optisk fiberkommunikation på grund af dens højhastighedstransmission og lave omkostninger.
2. Spektralegenskaber og modulationsegenskaber: Halvlederdistribuerede feedbacklasere(DFB laser) er blevet en vigtig lyskilde i 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 for storskala produktion og applikationer.
4. Strømforbrug og pålidelighed: I applikationsscenarier såsom datacentre kræver halvlederlasere lavt strømforbrug og høj pålidelighed for at sikre langsigtet stabil drift.
Indlægstid: 19. september 2024