Werkingsprincipe vanhalfgeleiderlaser
Allereerst worden de parametervereisten voor halfgeleiderlasers geïntroduceerd, waarbij voornamelijk de volgende aspecten aan bod komen:
1. Foto-elektrische prestaties: inclusief extinctieverhouding, dynamische lijnbreedte en andere parameters. Deze parameters beïnvloeden rechtstreeks de prestaties van halfgeleiderlasers in communicatiesystemen.
2. Structurele parameters: zoals lichtgevende grootte en -opstelling, definitie van het afzuigpunt, installatiegrootte en omtrekgrootte.
3. Golflengte: Het golflengtebereik van halfgeleiderlasers is 650~1650nm en de nauwkeurigheid is hoog.
4. Drempelstroom (Ith) en bedrijfsstroom (lop): Deze parameters bepalen de opstartcondities en de werkstatus van de halfgeleiderlaser.
5. Vermogen en spanning: Door het vermogen, de spanning en de stroomsterkte van de werkende halfgeleiderlaser te meten, kunnen PV-, PI- en IV-curven worden getekend om inzicht te krijgen in de werkingskarakteristieken ervan.
Werkingsprincipe
1. Versterkingsomstandigheden: De inversieverdeling van ladingsdragers in het lasermedium (actieve gebied) is vastgesteld. In de halfgeleider wordt de energie van elektronen weergegeven door een reeks vrijwel continue energieniveaus. Daarom moet het aantal elektronen aan de onderkant van de geleidingsband in de hoge-energietoestand veel groter zijn dan het aantal gaten aan de bovenkant van de valentieband in de lage-energietoestand tussen de twee energiebandgebieden om de inversie van het deeltjesaantal te bereiken. Dit wordt bereikt door een positieve voorspanning toe te passen op de homojunctie of heterojunctie en de benodigde ladingsdragers in de actieve laag te injecteren om elektronen van de valentieband met lagere energie naar de geleidingsband met hogere energie te exciteren. Wanneer een groot aantal elektronen in de omgekeerde deeltjespopulatietoestand recombineert met gaten, treedt gestimuleerde emissie op.
2. Om daadwerkelijk coherente gestimuleerde straling te verkrijgen, moet de gestimuleerde straling meerdere keren worden teruggevoerd in de optische resonator om een laseroscillatie te vormen. De resonator van de laser wordt gevormd door het natuurlijke splijtvlak van het halfgeleiderkristal als spiegel, meestal aan het uiteinde van het licht geplateerd met een meerlagige diëlektrische film met hoge reflectie, en het gladde oppervlak wordt geplateerd met een film met verminderde reflectie. Voor de Fp-holte (Fabry-Perot-holte) halfgeleiderlaser kan de FP-holte eenvoudig worden geconstrueerd door het natuurlijke splijtvlak loodrecht op het pn-overgangsvlak van het kristal te gebruiken.
(3) Om een stabiele oscillatie te vormen, moet het lasermedium een voldoende grote versterking kunnen bieden om het optische verlies veroorzaakt door de resonator en het verlies veroorzaakt door de laseruitvoer vanaf het oppervlak van de holte te compenseren, en het lichtveld in de holte constant te vergroten. Dit vereist een voldoende sterke stroominjectie, dat wil zeggen dat er voldoende deeltjesaantalinversie is. Hoe hoger de mate van deeltjesaantalinversie, hoe groter de versterking. Dat wil zeggen dat er aan een bepaalde stroomdrempelwaarde moet worden voldaan. Wanneer de laser de drempelwaarde bereikt, kan licht met een specifieke golflengte in de holte resoneren en worden versterkt, om uiteindelijk een laser en een continue lichtuitvoer te vormen.
Prestatie-eis
1. Modulatiebandbreedte en -snelheid: halfgeleiderlasers en hun modulatietechnologie zijn cruciaal voor draadloze optische communicatie, en de modulatiebandbreedte en -snelheid hebben direct invloed op de communicatiekwaliteit. Intern gemoduleerde laser (direct gemoduleerde laser) is geschikt voor verschillende toepassingsgebieden binnen de glasvezelcommunicatie vanwege de hoge transmissiesnelheid en lage kosten.
2. Spectrale kenmerken en modulatiekenmerken: Halfgeleiderlasers met gedistribueerde feedbackDFB-laser) zijn een belangrijke lichtbron geworden voor optische glasvezelcommunicatie en optische ruimtecommunicatie vanwege hun uitstekende spectrale eigenschappen en modulatiekarakteristieken.
3. Kosten en massaproductie: Halfgeleiderlasers moeten de voordelen van lage kosten en massaproductie hebben om te voldoen aan de behoeften van grootschalige productie en toepassingen.
4. Stroomverbruik en betrouwbaarheid: In toepassingen zoals datacenters vereisen halfgeleiderlasers een laag stroomverbruik en een hoge betrouwbaarheid om een stabiele werking op de lange termijn te garanderen.
Plaatsingstijd: 19-09-2024