Principiul de lucru allaser semiconductor
În primul rând, sunt introduse cerințele parametrilor pentru laserele semiconductoare, incluzând în principal următoarele aspecte:
1. Performanță fotoelectrică: inclusiv raportul de extincție, lățimea dinamică a liniei și alți parametri, acești parametri afectează direct performanța laserelor semiconductoare în sistemele de comunicații.
2. Parametri structurali: cum ar fi dimensiunea luminoasă și aranjamentul, definiția finalului de extracție, dimensiunea instalării și dimensiunea conturului.
3. Lungime de undă: gama de lungimi de undă a laserului semiconductor este de 650 ~ 1650 nm, iar precizia este mare.
4. Curent de prag (Ith) și curent de funcționare (lop): Acești parametri determină condițiile de pornire și starea de lucru a laserului semiconductor.
5. Putere și tensiune: Măsurând puterea, tensiunea și curentul laserului semiconductor la locul de muncă, pot fi trase curbele PV, PI și IV pentru a înțelege caracteristicile lor de lucru.
Principiul de funcționare
1. Condiții de câștig: se stabilește distribuția inversă a purtătorilor de sarcină în mediul laser (regiunea activă). În semiconductor, energia electronilor este reprezentată de o serie de niveluri de energie aproape continue. Prin urmare, numărul de electroni din partea de jos a benzii de conducție în starea de energie înaltă trebuie să fie mult mai mare decât numărul de găuri din partea de sus a benzii de valență în starea de energie scăzută între cele două regiuni ale benzii de energie pentru a realiza inversarea numărul de particule. Acest lucru se realizează prin aplicarea unei părtiniri pozitive la homouncție sau heterojuncție și injectarea purtătorilor necesari în stratul activ pentru a excita electronii din banda de valență de energie inferioară la banda de conducere a energiei superioare. Când un număr mare de electroni în starea inversă a populației de particule se recombină cu găuri, are loc o emisie stimulată.
2. Pentru a obține efectiv o radiație stimulată coerentă, radiația stimulată trebuie alimentată de mai multe ori în rezonatorul optic pentru a forma oscilația laser, rezonatorul laserului este format de suprafața naturală de clivaj a cristalului semiconductor ca o oglindă, de obicei placată la capătul luminii cu o peliculă dielectrică multistrat cu reflexie ridicată, iar suprafața netedă este placată cu o peliculă cu reflexie redusă. Pentru laserul semiconductor cu cavitatea Fp (cavitatea Fabry-Perot), cavitatea FP poate fi construită cu ușurință utilizând planul natural de clivaj perpendicular pe planul de joncțiune pn al cristalului.
(3) Pentru a forma o oscilație stabilă, mediul laser trebuie să fie capabil să ofere un câștig suficient de mare pentru a compensa pierderea optică cauzată de rezonator și pierderea cauzată de ieșirea laser de la suprafața cavității și să crească constant câmp luminos în cavitate. Acesta trebuie să aibă o injecție de curent suficient de puternică, adică există suficientă inversare a numărului de particule, cu cât este mai mare gradul de inversare a numărului de particule, cu atât câștigul este mai mare, adică cerința trebuie să îndeplinească o anumită condiție de prag de curent. Când laserul atinge pragul, lumina cu o anumită lungime de undă poate fi rezonată în cavitate și amplificată și, în final, poate forma un laser și o ieșire continuă.
Cerință de performanță
1. Lățimea de bandă și rata de modulare: laserele cu semiconductor și tehnologia lor de modulare sunt cruciale în comunicațiile optice fără fir, iar lățimea de bandă și rata de modulație afectează direct calitatea comunicației. Laser modulat intern (laser modulat direct) este potrivit pentru diferite domenii ale comunicațiilor cu fibră optică datorită vitezei mari de transmisie și a costului scăzut.
2. Caracteristici spectrale și caracteristici de modulare: lasere cu feedback distribuit cu semiconductor (Laser DFB) au devenit o sursă de lumină importantă în comunicațiile cu fibre optice și în comunicațiile optice spațiale datorită caracteristicilor lor spectrale excelente și caracteristicilor de modulație.
3. Cost și producție în masă: laserele semiconductoare trebuie să aibă avantajele costurilor reduse și producției în masă pentru a satisface nevoile producției și aplicațiilor la scară largă.
4. Consumul de energie și fiabilitatea: În scenarii de aplicare, cum ar fi centrele de date, laserele cu semiconductor necesită un consum redus de energie și o fiabilitate ridicată pentru a asigura o funcționare stabilă pe termen lung.
Ora postării: 19-sept-2024