Princip fungovánípolovodičový laser
Nejprve jsou představeny požadavky na parametry polovodičových laserů, včetně zejména následujících aspektů:
1. Fotoelektrický výkon: včetně extinkčního poměru, dynamické šířky čáry a dalších parametrů, tyto parametry přímo ovlivňují výkon polovodičových laserů v komunikačních systémech.
2. Strukturální parametry: jako je velikost a uspořádání světelného zdroje, definice odsávacího konce, velikost instalace a obrysová velikost.
3. Vlnová délka: Rozsah vlnových délek polovodičového laseru je 650~1650 nm a přesnost je vysoká.
4. Prahový proud (Ith) a provozní proud (lop): Tyto parametry určují spouštěcí podmínky a provozní stav polovodičového laseru.
5. Výkon a napětí: Měřením výkonu, napětí a proudu polovodičového laseru v provozu lze nakreslit křivky PV, PI a IV pro pochopení jejich provozních charakteristik.
Princip fungování
1. Podmínky zesílení: Je stanoveno inverzní rozložení nosičů náboje v laserovém médiu (aktivní oblasti). V polovodiči je energie elektronů reprezentována řadou téměř spojitých energetických hladin. Proto musí být počet elektronů na spodní straně vodivostního pásu ve stavu s vysokou energií mnohem větší než počet děr na horní straně valenčního pásu ve stavu s nízkou energií mezi těmito dvěma oblastmi energetického pásu, aby se dosáhlo inverze počtu částic. Toho se dosahuje aplikací kladného předpětí na homo- nebo hetero-připojení a vstřikováním potřebných nosičů do aktivní vrstvy k excitaci elektronů z valenčního pásu s nižší energií do vodivostního pásu s vyšší energií. Když se velký počet elektronů v obráceném stavu populace částic rekombinuje s děrami, dochází ke stimulované emisi.
2. Aby bylo skutečně dosaženo koherentního stimulovaného záření, musí být stimulované záření několikrát veden zpět do optického rezonátoru, aby se vytvořila laserová oscilace. Rezonátor laseru je tvořen přirozenou štěpnou plochou polovodičového krystalu jako zrcadlo, obvykle na konci světla pokrytou vícevrstvou dielektrickou vrstvou s vysokou odrazivostí, a hladký povrch je pokryt vrstvou se sníženou odrazivostí. U polovodičového laseru s dutinou Fp (Fabry-Perotova dutina) lze dutinu FP snadno vytvořit pomocí přirozené štěpné roviny kolmé k rovině pn přechodu krystalu.
(3) Aby se vytvořila stabilní oscilace, musí být laserové médium schopno poskytnout dostatečně velký zisk, aby kompenzovalo optické ztráty způsobené rezonátorem a ztráty způsobené laserovým výstupem z povrchu dutiny, a neustále zvyšovat světelné pole v dutině. Toto musí mít dostatečně silný proudový vstup, tj. dostatečnou inverzi počtu částic. Čím vyšší je stupeň inverze počtu částic, tím větší je zisk, tj. musí být splněna určitá podmínka proudového prahu. Když laser dosáhne prahové hodnoty, světlo se specifickou vlnovou délkou může rezonovat v dutině a zesilovat se, a nakonec vytvořit laserový a nepřetržitý výstup.
Požadavek na výkon
1. Šířka pásma a rychlost modulace: polovodičové lasery a jejich modulační technologie jsou klíčové v bezdrátové optické komunikaci a šířka pásma a rychlost modulace přímo ovlivňují kvalitu komunikace. Vnitřně modulovaný laser (přímo modulovaný laser) je vhodný pro různé oblasti optické komunikace díky své vysokorychlostní přenosové rychlosti a nízkým nákladům.
2. Spektrální charakteristiky a modulační charakteristiky: Polovodičové lasery s distribuovanou zpětnou vazbou (DFB laser) se staly důležitým zdrojem světla v optické komunikaci a vesmírné optické komunikaci díky svým vynikajícím spektrálním vlastnostem a modulačním vlastnostem.
3. Náklady a hromadná výroba: Polovodičové lasery musí mít výhody nízkých nákladů a hromadné výroby, aby splňovaly potřeby velkovýroby a aplikací.
4. Spotřeba energie a spolehlivost: V aplikačních scénářích, jako jsou datová centra, vyžadují polovodičové lasery nízkou spotřebu energie a vysokou spolehlivost, aby byl zajištěn dlouhodobý stabilní provoz.
Čas zveřejnění: 19. září 2024