Prinsip kerja laser semikonduktor

Prinsip kerjalaser semikonduktor

Pertama sekali, keperluan parameter untuk laser semikonduktor diperkenalkan, terutamanya termasuk aspek berikut:
1. Prestasi fotoelektrik: termasuk nisbah kepupusan, lebar garis dinamik dan parameter lain, parameter ini secara langsung mempengaruhi prestasi laser semikonduktor dalam sistem komunikasi.
2. Parameter struktur: seperti saiz dan susunan bercahaya, definisi akhir pengekstrakan, saiz pemasangan dan saiz garis besar.
3. Panjang gelombang: Julat panjang gelombang laser semikonduktor ialah 650~1650nm, dan ketepatannya adalah tinggi.
4. Arus ambang (Ith) dan arus kendalian (lop): Parameter ini menentukan keadaan permulaan dan keadaan kerja laser semikonduktor.
5. Kuasa dan voltan: Dengan mengukur kuasa, voltan dan arus laser semikonduktor di tempat kerja, lengkung PV, PI dan IV boleh dilukis untuk memahami ciri kerjanya.

Prinsip kerja
1. Syarat perolehan: Pengagihan penyongsangan pembawa cas dalam medium pengelasan (rantau aktif) diwujudkan. Dalam semikonduktor, tenaga elektron diwakili oleh satu siri tahap tenaga yang hampir berterusan. Oleh itu, bilangan elektron di bahagian bawah jalur pengaliran dalam keadaan tenaga tinggi mestilah lebih besar daripada bilangan lubang di bahagian atas jalur valens dalam keadaan tenaga rendah antara dua kawasan jalur tenaga untuk mencapai penyongsangan nombor zarah. Ini dicapai dengan menggunakan bias positif pada homojunction atau heterojunction dan menyuntik pembawa yang diperlukan ke dalam lapisan aktif untuk merangsang elektron daripada jalur valens tenaga yang lebih rendah kepada jalur pengaliran tenaga yang lebih tinggi. Apabila sejumlah besar elektron dalam keadaan populasi zarah terbalik bergabung semula dengan lubang, pelepasan rangsangan berlaku.
2. Untuk benar-benar mendapatkan sinaran rangsangan yang koheren, sinaran yang dirangsang mesti disuap kembali beberapa kali dalam resonator optik untuk membentuk ayunan laser, resonator laser dibentuk oleh permukaan belahan semula jadi kristal semikonduktor sebagai cermin, biasanya bersalut pada hujung cahaya dengan filem dielektrik multilayer pantulan tinggi, dan permukaan licin disalut dengan filem pantulan yang dikurangkan. Untuk laser semikonduktor rongga Fp (rongga Fabry-Perot), rongga FP boleh dibina dengan mudah dengan menggunakan satah belahan semula jadi yang berserenjang dengan satah simpang pn kristal.
(3) Untuk membentuk ayunan yang stabil, medium laser mesti dapat memberikan keuntungan yang cukup besar untuk mengimbangi kehilangan optik yang disebabkan oleh resonator dan kehilangan yang disebabkan oleh output laser dari permukaan rongga, dan sentiasa meningkatkan medan cahaya dalam rongga. Ini mesti mempunyai suntikan arus yang cukup kuat, iaitu, terdapat penyongsangan nombor zarah yang mencukupi, semakin tinggi tahap penyongsangan nombor zarah, semakin besar keuntungan, iaitu, keperluan mesti memenuhi keadaan ambang semasa tertentu. Apabila laser mencapai ambang, cahaya dengan panjang gelombang tertentu boleh bergema di dalam rongga dan dikuatkan, dan akhirnya membentuk laser dan output berterusan.

Keperluan prestasi
1. Jalur lebar dan kadar modulasi: laser semikonduktor dan teknologi modulasinya adalah penting dalam komunikasi optik tanpa wayar, dan lebar jalur dan kadar modulasi secara langsung mempengaruhi kualiti komunikasi. Laser termodulat dalaman (laser termodulat secara langsung) sesuai untuk bidang yang berbeza dalam komunikasi gentian optik kerana penghantaran berkelajuan tinggi dan kos rendah.
2. Ciri spektrum dan ciri modulasi: Laser maklum balas teragih semikonduktor(Laser DFB) telah menjadi sumber cahaya yang penting dalam komunikasi gentian optik dan komunikasi optik angkasa kerana ciri spektrum dan ciri modulasi yang sangat baik.
3. Kos dan pengeluaran besar-besaran: Laser semikonduktor perlu mempunyai kelebihan kos rendah dan pengeluaran besar-besaran untuk memenuhi keperluan pengeluaran dan aplikasi berskala besar.
4. Penggunaan kuasa dan kebolehpercayaan: Dalam senario aplikasi seperti pusat data, laser semikonduktor memerlukan penggunaan kuasa yang rendah dan kebolehpercayaan yang tinggi untuk memastikan operasi stabil jangka panjang.