Principiul de funcționare allaser semiconductor
În primul rând, sunt introduse cerințele parametrilor pentru laserele semiconductoare, incluzând în principal următoarele aspecte:
1. Performanța 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 și dispunerea luminii, definiția capătului de extracție, dimensiunea instalării și dimensiunea conturului.
3. Lungime de undă: Intervalul de lungimi de undă al laserului semiconductor este de 650~1650nm, iar precizia este ridicată.
4. Curentul de prag (Ith) și curentul de funcționare (lop): Acești parametri determină condițiile de pornire și starea de funcționare a laserului semiconductor.
5. Putere și tensiune: Prin măsurarea puterii, tensiunii și curentului laserului semiconductor în funcțiune, se pot trasa curbe PV, PI și IV pentru a înțelege caracteristicile lor de funcționare.
Principiul de funcționare
1. Condiții de amplificare: Se stabilește distribuția de inversare 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 inferioară a benzii de conducție în starea de energie ridicată trebuie să fie mult mai mare decât numărul de goluri din partea superioară a benzii de valență în starea de energie scăzută dintre cele două regiuni ale benzii de energie pentru a realiza inversarea numărului de particule. Acest lucru se realizează prin aplicarea unei polarizări pozitive la homojoncțiune sau heterojoncțiune și injectarea purtătorilor necesari în stratul activ pentru a excita electronii din banda de valență cu energie mai mică în banda de conducție cu energie mai mare. Când un număr mare de electroni în starea de populație de particule inversată se recombină cu goluri, are loc emisia stimulată.
2. Pentru a obține o radiație stimulată coerentă, aceasta trebuie să fie returnată de mai multe ori în rezonatorul optic pentru a forma oscilații laser. Rezonatorul laserului este format din 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 de reflexie redusă. Pentru laserul semiconductor cu cavitate Fp (cavitatea Fabry-Perot), cavitatea FP poate fi construită cu ușurință utilizând planul natural de clivaj perpendicular pe planul joncțiunii 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 laserului de la suprafața cavității și să crească constant câmpul luminos în cavitate. Aceasta trebuie să aibă o injecție de curent suficient de puternică, adică să existe suficientă inversie a numărului de particule; cu cât gradul de inversie a numărului de particule este mai mare, 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 rezona în cavitate și se poate amplifica, formând în final un laser cu ieșire continuă.
Cerință de performanță
1. Lățimea de bandă și rata de modulație: laserele semiconductoare și tehnologia lor de modulație sunt cruciale în comunicațiile optice fără fir, iar lățimea de bandă și rata de modulație afectează direct calitatea comunicării. Laser modulat intern (laser modulat direct) este potrivit pentru diferite domenii ale comunicațiilor prin fibră optică datorită vitezei mari de transmisie și costului redus.
2. Caracteristici spectrale și caracteristici de modulație: Lasere cu feedback distribuit cu semiconductori (Laser DFB) au devenit o sursă de lumină importantă în comunicațiile prin fibră optică și în comunicațiile optice spațiale datorită caracteristicilor lor spectrale și de modulație excelente.
3. Cost și producție de masă: Laserele semiconductoare trebuie să aibă avantajele costului redus și ale producției de masă pentru a satisface nevoile producției și aplicațiilor la scară largă.
4. Consum de energie și fiabilitate: În scenarii de aplicații precum centrele de date, laserele semiconductoare necesită un consum redus de energie și o fiabilitate ridicată pentru a asigura o funcționare stabilă pe termen lung.
Data publicării: 19 septembrie 2024