Princip radapoluprovodnički laser
Prije svega, uvedeni su zahtjevi za parametre poluprovodničkih lasera, koji uglavnom uključuju sljedeće aspekte:
1. Fotoelektrične performanse: uključujući koeficijent ekstinkcije, dinamičku širinu linije i druge parametre, ovi parametri direktno utiču na performanse poluprovodničkih lasera u komunikacijskim sistemima.
2. Strukturni parametri: kao što su veličina i raspored svjetlećeg dijela, definicija kraja ekstrakcije, veličina instalacije i veličina obrisa.
3. Talasna dužina: Raspon talasnih dužina poluprovodničkog lasera je 650~1650nm, a tačnost je visoka.
4. Prag struje (Ith) i radna struja (lop): Ovi parametri određuju uslove pokretanja i radno stanje poluprovodničkog lasera.
5. Snaga i napon: Mjerenjem snage, napona i struje poluprovodničkog lasera pri radu, mogu se nacrtati PV, PI i IV krivulje kako bi se razumjele njihove radne karakteristike.
Princip rada
1. Uslovi pojačanja: Utvrđena je inverzna raspodjela nosilaca naboja u laserskom mediju (aktivna regija). U poluprovodniku, energija elektrona je predstavljena nizom gotovo kontinuiranih energetskih nivoa. Stoga, broj elektrona na dnu provodne zone u visokoenergetskom stanju mora biti mnogo veći od broja šupljina na vrhu valentne zone u niskoenergetskom stanju između dvije regije energetske zone kako bi se postigla inverzija broja čestica. To se postiže primjenom pozitivne prednapona na homospoj ili heterospoj i ubrizgavanjem potrebnih nosilaca u aktivni sloj kako bi se pobudili elektroni iz valentne zone niže energije u provodnu zonu više energije. Kada se veliki broj elektrona u stanju obrnute populacije čestica rekombinuje sa šupljinama, dolazi do stimulisane emisije.
2. Da bi se zapravo dobilo koherentno stimulirano zračenje, stimulirano zračenje mora se nekoliko puta vratiti u optički rezonator kako bi se formirale laserske oscilacije. Rezonator lasera formira se prirodnom površinom cijepanja poluprovodničkog kristala kao ogledalom, obično prekrivenim na kraju svjetlosti višeslojnim dielektričnim filmom visoke refleksije, a glatka površina je prekrivena filmom smanjene refleksije. Za poluprovodnički laser sa Fp šupljinom (Fabry-Perot šupljina), FP šupljina se može lako konstruirati korištenjem prirodne ravni cijepanja okomite na ravan pn spoja kristala.
(3) Da bi se formirala stabilna oscilacija, laserski medij mora biti u stanju da obezbijedi dovoljno veliko pojačanje da kompenzuje optičke gubitke uzrokovane rezonatorom i gubitke uzrokovane laserskim izlazom sa površine šupljine, te da konstantno povećava svjetlosno polje u šupljini. Ovo mora imati dovoljno jaku struju injekcije, odnosno da postoji dovoljna inverzija broja čestica, što je veći stepen inverzije broja čestica, to je pojačanje veće, odnosno da se mora ispuniti određeni uslov praga struje. Kada laser dostigne prag, svjetlost određene talasne dužine može rezonovati u šupljini i pojačati se, te konačno formirati laserski i kontinuirani izlaz.
Zahtjev za performanse
1. Širina i brzina modulacije: poluprovodnički laseri i njihova tehnologija modulacije ključni su u bežičnoj optičkoj komunikaciji, a širina i brzina modulacije direktno utiču na kvalitet komunikacije. Interno modulirani laser (direktno modulirani laser) je pogodan za različita područja optičke komunikacije zbog velike brzine prijenosa i niske cijene.
2. Spektralne karakteristike i modulacijske karakteristike: Poluprovodnički distribuirani laseri s povratnom spregom (DFB laser) postali su važan izvor svjetlosti u optičkoj komunikaciji i svemirskoj optičkoj komunikaciji zbog svojih odličnih spektralnih karakteristika i modulacijskih karakteristika.
3. Troškovi i masovna proizvodnja: Poluprovodnički laseri moraju imati prednosti niske cijene i masovne proizvodnje kako bi zadovoljili potrebe proizvodnje i primjene velikih razmjera.
4. Potrošnja energije i pouzdanost: U scenarijima primjene kao što su podatkovni centri, poluprovodnički laseri zahtijevaju nisku potrošnju energije i visoku pouzdanost kako bi se osigurao dugoročni stabilan rad.
Vrijeme objave: 19. septembar 2024.