Werkingsprincipe vanhalfgeleider laser
Allereerst worden de parametervereisten voor halfgeleiderlasers geïntroduceerd, die voornamelijk de volgende aspecten omvatten:
1. Foto-elektrische prestaties: inclusief uitstervingsverhouding, dynamische lijnbreedte en andere parameters, deze parameters hebben rechtstreeks invloed op de prestaties van halfgeleiderlasers in communicatiesystemen.
2. Structurele parameters: zoals lichtgrootte en opstelling, definitie van het extractie-einde, installatiegrootte en omtrekgrootte.
3. Golflengte: het golflengtebereik van halfgeleiderlaser is 650 ~ 1650 nm en de nauwkeurigheid is hoog.
4. Drempelstroom (Ith) en bedrijfsstroom (lop): Deze parameters bepalen de opstartomstandigheden en de werkstatus van de halfgeleiderlaser.
5. Vermogen en spanning: Door het vermogen, de spanning en de stroom van de halfgeleiderlaser op het werk te meten, kunnen PV-, PI- en IV-curven worden getekend om hun werkkarakteristieken te begrijpen.
Werkingsprincipe
1. Versterkingsvoorwaarden: de inversieverdeling van ladingsdragers in het lasermedium (actieve gebied) wordt 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 te bereiken van het deeltjesaantal. Dit wordt bereikt door een positieve bias toe te passen op de homojunctie of heterojunctie en door de noodzakelijke dragers 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, vindt gestimuleerde emissie plaats.
2. Om daadwerkelijk coherente gestimuleerde straling te verkrijgen, moet de gestimuleerde straling meerdere keren worden teruggekoppeld in de optische resonator om laseroscillatie te vormen. De resonator van de laser wordt gevormd door het natuurlijke splijtoppervlak van het halfgeleiderkristal als een spiegel, meestal aan het uiteinde van het licht geplateerd met een meerlaagse diëlektrische film met hoge reflectie, en het gladde oppervlak is geplateerd met een film met verminderde reflectie. Voor de halfgeleiderlaser van de Fp-holte (Fabry-Perot-holte) kan de FP-holte eenvoudig worden geconstrueerd door gebruik te maken van het natuurlijke splijtvlak loodrecht op het pn-overgangsvlak van het kristal.
(3) Om een stabiele oscillatie te vormen, moet het lasermedium in staat zijn een versterking te bieden die groot genoeg is om het optische verlies veroorzaakt door de resonator en het verlies veroorzaakt door de laseruitvoer vanaf het oppervlak van de holte te compenseren, en voortdurend de lichtveld in de holte. Deze moet een voldoende sterke stroominjectie hebben, dat wil zeggen dat er voldoende inversie van het deeltjesaantal is, hoe hoger de mate van inversie van het deeltjesaantal, hoe groter de versterking, dat wil zeggen dat de vereiste moet voldoen aan een bepaalde stroomdrempelvoorwaarde. Wanneer de laser de drempel bereikt, kan licht met een specifieke golflengte in de holte worden geresoneerd en versterkt, en uiteindelijk een laser en continue output vormen.
Prestatievereiste
1. Modulatiebandbreedte en -snelheid: halfgeleiderlasers en hun modulatietechnologie zijn cruciaal in draadloze optische communicatie, en de modulatiebandbreedte en -snelheid hebben rechtstreeks invloed op de communicatiekwaliteit. Intern gemoduleerde laser (direct gemoduleerde laser) is geschikt voor verschillende gebieden van optische vezelcommunicatie vanwege de hoge transmissiesnelheid en lage kosten.
2. Spectrale kenmerken en modulatiekarakteristieken: halfgeleiderlasers met gedistribueerde feedback (DFB-laser) zijn een belangrijke lichtbron geworden in optische vezelcommunicatie en optische ruimtecommunicatie vanwege hun uitstekende spectrale eigenschappen en modulatie-eigenschappen.
3. Kosten en massaproductie: Halfgeleiderlasers moeten de voordelen hebben van lage kosten en massaproductie om te voldoen aan de behoeften van grootschalige productie en toepassingen.
4. Stroomverbruik en betrouwbaarheid: In toepassingsscenario's zoals datacenters vereisen halfgeleiderlasers een laag stroomverbruik en een hoge betrouwbaarheid om een stabiele werking op de lange termijn te garanderen.
Posttijd: 19 september 2024