Princip rada poluvodičkog lasera

Princip rada odpoluvodički laser

Prije svega, uvode se zahtjevi parametara za poluvodičke lasere, koji uglavnom uključuju sljedeće aspekte:
1. Fotoelektrična izvedba: uključujući omjer ekstinkcije, dinamičku širinu linije i druge parametre, ti parametri izravno utječu na izvedbu poluvodičkih lasera u komunikacijskim sustavima.
2. Strukturni parametri: kao što su veličina i raspored svjetla, definicija kraja ekstrakcije, veličina instalacije i obrisna veličina.
3. Valna duljina: Raspon valne duljine poluvodičkog lasera je 650~1650nm, a točnost je visoka.
4. Struja praga (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 na radu, PV, PI i IV krivulje mogu se nacrtati kako bi se razumjele njihove radne karakteristike.

Princip rada
1. Uvjeti pojačanja: Uspostavljena je inverzijska raspodjela nositelja naboja u mediju za laser (aktivno područje). U poluvodiču je energija elektrona predstavljena nizom gotovo kontinuiranih energetskih razina. Stoga, broj elektrona na dnu vodljivog pojasa u visokoenergetskom stanju mora biti puno veći od broja rupa na vrhu valentnog pojasa u niskoenergetskom stanju između dva područja energetskog pojasa kako bi se postigla inverzija broj čestica. To se postiže primjenom pozitivne pristranosti na homospoj ili heterospoj i ubrizgavanjem potrebnih nositelja u aktivni sloj za pobuđivanje elektrona iz valentnog pojasa niže energije u vodljivi pojas više energije. Kada se veliki broj elektrona u stanju obrnute populacije čestica rekombinira s rupama, dolazi do stimulirane emisije.
2. Kako bi se stvarno dobilo koherentno stimulirano zračenje, stimulirano zračenje mora se vratiti nekoliko puta u optički rezonator kako bi se formirala laserska oscilacija, rezonator lasera formira prirodna površina cijepanja poluvodičkog kristala kao zrcalo, obično presvučena na kraju svjetla višeslojnim dielektričnim filmom visoke refleksije, a glatka površina presvučena je filmom smanjene refleksije. Za poluvodički laser s Fp šupljinom (Fabry-Perot šupljina), FP šupljina može se lako konstruirati korištenjem prirodne ravnine cijepanja okomite na ravninu pn spoja kristala.
(3) Kako bi se stvorila stabilna oscilacija, laserski medij mora biti u stanju osigurati dovoljno veliko pojačanje da kompenzira optički gubitak uzrokovan rezonatorom i gubitak uzrokovan izlazom lasera s površine šupljine, te stalno povećavati svjetlosno polje u šupljini. Ovo mora imati dovoljno jaku strujnu injekciju, to jest, postoji dovoljna inverzija broja čestica, što je veći stupanj inverzije broja čestica, to je veći dobitak, to jest, zahtjev mora zadovoljiti određeni trenutni uvjet praga. Kada laser dosegne prag, svjetlost određene valne duljine može rezonirati u šupljini i pojačati te na kraju formirati laserski i kontinuirani izlaz.

Zahtjev izvedbe
1. Širina pojasa i brzina modulacije: poluvodički laseri i njihova tehnologija modulacije ključni su u bežičnoj optičkoj komunikaciji, a širina pojasa i brzina modulacije izravno utječu na kvalitetu komunikacije. Interno modulirani laser (izravno modulirani laser) pogodan je za različita područja komunikacije optičkim vlaknima zbog svoje velike brzine prijenosa i niske cijene.
2. Spektralne karakteristike i karakteristike modulacije: Poluvodički laseri s distribuiranom povratnom spregom (DFB laser) postali su važan izvor svjetlosti u komunikaciji optičkim vlaknima i svemirskoj optičkoj komunikaciji zbog svojih izvrsnih spektralnih karakteristika i karakteristika modulacije.
3. Troškovi i masovna proizvodnja: Poluvodički laseri moraju imati prednosti niske cijene i masovne proizvodnje kako bi zadovoljili potrebe velike proizvodnje i primjene.
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 dugoročni stabilan rad.