Pooljuhtlaseri tööpõhimõte

Tööpõhimõtepooljuhtlaser

Kõigepealt tutvustatakse pooljuhtlaserite parameetrinõudeid, mis hõlmavad peamiselt järgmisi aspekte:
1. Fotoelektriline jõudlus: sealhulgas väljasuremissuhe, dünaamiline joonelaius ja muud parameetrid, need parameetrid mõjutavad otseselt pooljuhtlaserite jõudlust sidesüsteemides.
2. Struktuuriparameetrid: näiteks valgustugevus ja paigutus, väljatõmbeotsa määratlus, paigalduse suurus ja kontuuri suurus.
3. Lainepikkus: pooljuhtlaseri lainepikkuse vahemik on 650–1650 nm ja täpsus on kõrge.
4. Lävivool (Ith) ja töövool (lop) : need parameetrid määravad pooljuhtlaseri käivitustingimused ja tööoleku.
5. Võimsus ja pinge: Mõõtes pooljuhtlaseri võimsust, pinget ja voolu tööl, saab joonistada PV, PI ja IV kõverad, et mõista nende tööomadusi.

Tööpõhimõte
1. Võimendustingimused: Laengukandjate inversioonijaotus laseerivas keskkonnas (aktiivpiirkonnas) määratakse kindlaks. Pooljuhis esindab elektronide energiat peaaegu pidevate energiatasemete jada. Seetõttu peab kõrge energiaga olekus juhtivusriba alumises osas elektronide arv olema palju suurem kui valentsriba ülaosas olevate aukude arv madala energiaga olekus kahe energiariba piirkonna vahel, et saavutada elektrivoolu inversioon. osakeste arv. See saavutatakse positiivse nihke rakendamisega homoühendusele või heteroristmikule ja vajalike kandjate süstimisega aktiivsesse kihti, et ergutada elektronid madalama energia valentsiribast kõrgema energia juhtivusribale. Kui suur hulk elektrone ümberpööratud osakeste populatsiooni olekus rekombineerub aukudega, tekib stimuleeritud emissioon.
2. Et tegelikult saada koherentset stimuleeritud kiirgust, tuleb stimuleeritud kiirgus optilises resonaatoris mitu korda tagasi suunata, et tekiks laservõnkumine, laseri resonaatori moodustab pooljuhtkristalli loomulik lõhestuspind peeglina, tavaliselt valguse ots on kaetud suure peegeldusega mitmekihilise dielektrilise kilega ja sile pind on kaetud vähendatud peegelduskilega. Fp-õõnsuse (Fabry-Perot'i õõnsuse) pooljuhtlaseri jaoks saab FP-õõnsust hõlpsasti konstrueerida, kasutades kristalli pn-siirdetasandiga risti olevat looduslikku lõhenemistasapinda.
(3) Stabiilse võnke moodustamiseks peab laserkeskkond suutma anda piisavalt suurt võimendust, et kompenseerida resonaatorist põhjustatud optilist kadu ja laseri väljundist õõnsuse pinnalt põhjustatud kadu, ning pidevalt suurendada valgusväli õõnsuses. Sellel peab olema piisavalt tugev voolu sissepritse, see tähendab, et osakeste arvu inversiooni on piisavalt, mida suurem on osakeste arvu inversiooni aste, seda suurem on võimendus, see tähendab, et nõue peab vastama teatud vooluläve tingimusele. Kui laser jõuab läveni, saab kindla lainepikkusega valgust õõnsuses resoneerida ja võimendada ning lõpuks moodustada laseri ja pideva väljundi.

Jõudlusnõue
1. Modulatsiooni ribalaius ja kiirus: pooljuhtlaserid ja nende modulatsioonitehnoloogia on traadita optilises sides üliolulised ning modulatsiooni ribalaius ja kiirus mõjutavad otseselt side kvaliteeti. Sisemoduleeritud laser (otsemoduleeritud laser) sobib oma kiire edastuse ja madala hinna tõttu kiudoptilise side erinevates valdkondades.
2. Spektri omadused ja modulatsioonikarakteristikud: pooljuhtide hajutatud tagasiside laserid (DFB laser) on nende suurepäraste spektraalomaduste ja modulatsiooniomaduste tõttu muutunud oluliseks valgusallikaks kiudoptilises sides ja kosmoseoptilises sides.
3. Kulud ja masstootmine: pooljuhtlaseritel peavad olema madalate kulude ja masstootmise eelised, et rahuldada suuremahulise tootmise ja rakenduste vajadusi.
4. Energiatarve ja töökindlus: selliste rakenduste puhul nagu andmekeskused nõuavad pooljuhtlaserid madalat energiatarbimist ja suurt töökindlust, et tagada pikaajaline stabiilne töö.