Principiul de lucru al laserului semiconductor

Principiul de lucru alLaser semiconductor

În primul rând, sunt introduse cerințele parametrilor pentru laserele cu semiconductor, incluzând în principal următoarele aspecte:
1. Performanță fotoelectrică: inclusiv raportul de extincție, lățimea de linie dinamică și alți parametri, acești parametri afectează în mod direct performanța laserelor semiconductoare în sistemele de comunicații.
2.. Parametri structurali: cum ar fi dimensiunea și aranjarea luminoasă, definiția finalului extracției, dimensiunea instalării și dimensiunea conturului.
3. Lungimea de undă: Gama de lungime de undă a 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 lucru a laserului semiconductorului.
5. Putere și tensiune: prin măsurarea puterii, tensiunii și curentului laserului semiconductor la locul de muncă, se pot trasa curbele PV, PI și IV pentru a înțelege caracteristicile lor de lucru.

Principiul de lucru
1. Condiții de câștig: Se stabilește distribuția de inversare a transportatorilor de încărcare în mediul de lasing (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 conducere în stare de energie ridicată trebuie să fie mult mai mare decât numărul de găuri din partea de sus a benzii de valență în starea energetică scăzută între cele două regiuni de bandă de energie pentru a obține inversarea numărului de particule. Acest lucru se realizează prin aplicarea unei prejudecăți pozitive la homojuncție sau heterojuncție și injectarea transportatorilor necesari în stratul activ pentru a excita electronii de la banda de valență a energiei mai mici la banda de conducere cu energie mai mare. Când un număr mare de electroni în starea populației de particule inversate se recombină cu găuri, apare emisia stimulată.
2. Pentru a obține efectiv radiații stimulate coerent, radiația stimulată trebuie să fie readusă de mai multe ori în rezonatorul optic pentru a forma oscilația laser, rezonatorul laserului este format prin suprafața naturală de clivare a cristalului semiconductor ca oglindă, de obicei placat pe capătul luminii cu un film de reflecție redus cu reflecție. Pentru cavitatea FP (cavitatea Fabry-Perot) laser semiconductor, cavitatea FP poate fi construită cu ușurință folosind 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 laserului de pe suprafața cavității și crește constant câmpul de lumină în cavitate. Aceasta trebuie să aibă o injecție de curent suficient de puternică, adică există suficientă inversare a numărului de particule, cu atât 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 curent. Când laserul atinge pragul, lumina cu o lungime de undă specifică poate fi rezonată în cavitate și amplificată și, în sfârșit, formează o ieșire laser și continuă.

Cerința de performanță
1.. Lățimea de bandă a modulației și rata: laserele semiconductoare și tehnologia lor de modulare sunt cruciale în comunicarea optică wireless, iar lățimea de bandă de modulare și rata afectează direct calitatea comunicării. Laser modulat intern (Laser modulat direct) este potrivit pentru diferite câmpuri în comunicarea cu fibre optice, datorită transmisiei sale de mare viteză și a costurilor reduse.
2. Caracteristici spectrale și caracteristici de modulare: lasere de feedback distribuite cu semiconductor (DFB Laser) au devenit o sursă de lumină importantă în comunicarea cu fibre optice și comunicarea optică spațială datorită caracteristicilor lor spectrale excelente și a caracteristicilor de modulare.
3. Producția de costuri și în masă: laserele semiconductoare trebuie să aibă avantajele producției de costuri reduse și în masă pentru a răspunde nevoilor producției și aplicațiilor pe scară largă.
4. Consumul de energie electrică și fiabilitatea: în scenarii de aplicație, cum ar fi centrele de date, laserele semiconductoare necesită un consum redus de energie și o fiabilitate ridicată pentru a asigura o funcționare stabilă pe termen lung.