Arbeidsprinsipp for halvlederlaser

Arbeidsprinsipp forhalvlederlaser

Først av alt blir parameterkravene for halvlederlasere introdusert, hovedsakelig inkludert følgende aspekter:
1. Fotoelektrisk ytelse: Inkludert utryddelsesforhold, dynamisk linjebredde og andre parametere, påvirker disse parametrene direkte ytelsen til halvlederlasere i kommunikasjonssystemer.
2. Strukturelle parametere: for eksempel lysestørrelse og arrangement, Extraction End Definisjon, installasjonsstørrelse og disposisjonsstørrelse.
3. Bølgelengde: Bølgelengdeområdet for halvlederlaser er 650 ~ 1650nm, og nøyaktigheten er høy.
4. Terskelstrøm (ITH) og driftsstrøm (LOP): Disse parametrene bestemmer oppstartsbetingelsene og arbeidstilstanden til halvlederlaseren.
5. Strøm og spenning: Ved å måle kraften, spenningen og strømmen til halvlederlaseren på jobb, kan PV, PI og IV -kurver trekkes for å forstå deres arbeidsegenskaper.

Arbeidsprinsipp
1. Forsterkningsbetingelser: Inversjonsfordelingen av ladningsbærere i lasemediet (aktivt område) er etablert. I halvlederen er energien til elektroner representert av en serie nesten kontinuerlige energinivåer. Derfor må antall elektroner i bunnen av ledningsbåndet i høy energitilstand være mye større enn antall hull på toppen av valensbåndet i lav energitilstand mellom de to energibåndregionene for å oppnå inversjonen av partikkelnummeret. Dette oppnås ved å påføre en positiv skjevhet på homojunksjonen eller heterojunksjonen og injisere de nødvendige bærerne inn i det aktive laget for å begeistre elektroner fra det lavere energi -valensbåndet til det høyere energiledningsbåndet. Når et stort antall elektroner i den omvendte partikkelpopulasjonstilstanden rekombin med hull, oppstår stimulert utslipp.
2. For å faktisk oppnå sammenhengende stimulert stråling, må den stimulerte strålingen mates tilbake flere ganger i den optiske resonatoren for å danne laseroscillasjon, er resonatoren til laseren dannet av den naturlige spaltningsoverflaten på halvlederen som et speil, vanligvis plattet på en glattmengde med en høy refleksjon. For FP-hulrommet (Fabry-Perot-hulrom) halvlederlaser, kan FP-hulrommet enkelt konstrueres ved å bruke det naturlige spaltingsplanet vinkelrett på PN-kryssplanet til krystallen.
(3) For å danne en stabil svingning, må lasermediet være i stand til å gi en stor nok gevinst til å kompensere for det optiske tapet forårsaket av resonatoren og tapet forårsaket av laserutgangen fra hulromsoverflaten, og øke lysfeltet i hulrommet. Dette må ha en sterk nok strøminjeksjon, det vil si at det er nok inversjon av partikkelnummer, jo høyere er graden av partikkelnummerinversjon, jo større blir gevinsten, det vil si at kravet må oppfylle en viss gjeldende terskelbetingelse. Når laseren når terskelen, kan lys med en spesifikk bølgelengde resoneres i hulrommet og forsterkes, og til slutt danne en laser og kontinuerlig utgang.

Ytelseskrav
1. Modulasjon Båndbredde og hastighet: halvlederlasere og deres modulasjonsteknologi er avgjørende i trådløs optisk kommunikasjon, og modulasjonsbåndbredden og hastigheten påvirker kommunikasjonskvaliteten direkte. Internt modulert laser (direkte modulert laser) er egnet for forskjellige felt innen optisk fiberkommunikasjon på grunn av den høye hastighetsoverføringen og lave kostnadene.
2. spektrale egenskaper og modulasjonsegenskaper: halvleder distribuerte tilbakemeldingslasere (DFB -laser) har blitt en viktig lyskilde i optisk fiberkommunikasjon og optisk kommunikasjon på grunn av deres utmerkede spektrale egenskaper og modulasjonsegenskaper.
3. Kostnads- og masseproduksjon: Halvlederlasere må ha fordelene med lave kostnader og masseproduksjon for å imøtekomme behovene til storstilt produksjon og applikasjoner.
4. Strømforbruk og pålitelighet: I applikasjonsscenarier som datasentre, krever halvlederlasere lavt strømforbruk og høy pålitelighet for å sikre langsiktig stabil drift.