Princip radapoluvodički laser
Prvo se uvode zahtjevi za parametre poluvodičkih lasera, koji uglavnom uključuju sljedeće aspekte:
1. Fotoelektrične performanse: uključujući omjer ekstinkcije, dinamičku širinu linije i druge parametre, ovi parametri izravno utječu na performanse poluvodičkih lasera u komunikacijskim sustavima.
2. Strukturni parametri: kao što su veličina i raspored svjetlosti, definicija kraja ekstrakcije, veličina ugradnje i veličina obrisa.
3. Valna duljina: Raspon valnih duljina poluvodičkog lasera je 650~1650nm, a točnost je visoka.
4. Prag struje (Ith) i radna struja (lop): Ovi parametri određuju uvjete pokretanja i radno stanje poluvodičkog lasera.
5. Snaga i napon: Mjerenjem snage, napona i struje poluvodičkog lasera pri radu mogu se nacrtati PV, PI i IV krivulje kako bi se razumjele njihove radne karakteristike.
Princip rada
1. Uvjeti pojačanja: Utvrđuje se inverzna raspodjela nositelja naboja u laserskom mediju (aktivnom području). U poluvodiču je energija elektrona predstavljena nizom gotovo kontinuiranih energetskih razina. Stoga, broj elektrona na dnu vodljivog pojasa u visokoenergetskom stanju mora biti mnogo veći od broja šupljina na vrhu valentnog pojasa u niskoenergetskom stanju između dva područja energetskog pojasa kako bi se postigla inverzija broja čestica. To se postiže primjenom pozitivne prednapona na homospoj ili heterospoj i ubrizgavanjem potrebnih nositelja u aktivni sloj kako bi se pobudili elektroni iz valentnog pojasa niže energije u vodljivi pojas više energije. Kada se veliki broj elektrona u stanju obrnute populacije čestica rekombinira sa šupljinama, dolazi do stimulirane emisije.
2. Da bi se zapravo dobilo koherentno stimulirano zračenje, stimulirano zračenje mora se nekoliko puta vratiti u optički rezonator kako bi se formirala laserska oscilacija. Rezonator lasera formiran je prirodnom površinom cijepanja poluvodičkog kristala kao zrcalo, obično prekriveno na kraju svjetla višeslojnim dielektričnim filmom visoke refleksije, a glatka površina prekrivena je filmom smanjene refleksije. Za poluvodički laser s Fp šupljinom (Fabry-Perotova šupljina), FP šupljina se može lako konstruirati korištenjem prirodne ravnine cijepanja okomite na ravninu pn spoja kristala.
(3) Da bi se formirala stabilna oscilacija, laserski medij mora biti u stanju osigurati dovoljno veliko pojačanje kako bi kompenzirao optičke gubitke uzrokovane rezonatorom i gubitke uzrokovane laserskim izlazom s površine šupljine, te stalno povećavati svjetlosno polje u šupljini. To mora imati dovoljno snažno ubrizgavanje struje, odnosno mora postojati dovoljna inverzija broja čestica, što je veći stupanj inverzije broja čestica, to je pojačanje veće, odnosno mora se zadovoljiti određeni uvjet praga struje. Kada laser dosegne prag, svjetlost određene valne duljine može rezonirati u šupljini i pojačati se te konačno formirati laserski i kontinuirani izlaz.
Zahtjev za performanse
1. Širina i brzina modulacije: poluvodički laseri i njihova tehnologija modulacije ključni su u bežičnoj optičkoj komunikaciji, a širina i brzina modulacije izravno utječu na kvalitetu komunikacije. Interno modulirani laser (izravno modulirani laser) je pogodan za različita područja optičke komunikacije zbog velike brzine prijenosa i niske cijene.
2. Spektralne karakteristike i modulacijske karakteristike: Poluvodički distribuirani laseri s povratnom spregom (DFB laser) postali su važan izvor svjetlosti u optičkoj komunikaciji i svemirskoj optičkoj komunikaciji zbog svojih izvrsnih spektralnih karakteristika i modulacijskih karakteristika.
3. Trošak i masovna proizvodnja: Poluvodički laseri moraju imati prednosti niske cijene i masovne proizvodnje kako bi zadovoljili potrebe proizvodnje i primjena velikih razmjera.
4. Potrošnja energije i pouzdanost: U scenarijima primjene kao što su podatkovni centri, poluvodički laseri zahtijevaju nisku potrošnju energije i visoku pouzdanost kako bi se osigurao dugotrajan stabilan rad.
Vrijeme objave: 19. rujna 2024.