Princip fungovánípolovodičový laser
Nejprve jsou představeny požadavky na parametry pro polovodičové lasery, které zahrnují zejména následující aspekty:
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 světelná velikost a uspořádání, definice konce odsávání, velikost instalace a velikost obrysu.
3. Vlnová délka: Rozsah vlnových délek polovodičového laseru je 650~1650nm a přesnost je vysoká.
4. Prahový proud (Ith) a provozní proud (lop): Tyto parametry určují podmínky spouštění a pracovní stav polovodičového laseru.
5. Výkon a napětí: Měřením výkonu, napětí a proudu polovodičového laseru při práci lze kreslit křivky PV, PI a IV pro pochopení jejich pracovních charakteristik.
Princip fungování
1. Podmínky zisku: Je stanovena inverzní distribuce nosičů náboje v laserovém médiu (aktivní oblast). V polovodiči je energie elektronů reprezentována řadou téměř spojitých energetických hladin. Proto musí být počet elektronů na spodní části vodivostního pásma ve stavu s vysokou energií mnohem větší než počet děr na vrcholu valenčního pásma ve stavu s nízkou energií mezi dvěma oblastmi energetického pásma, aby se dosáhlo inverze. počet částic. Toho je dosaženo aplikací kladného předpětí na homopřechod nebo heteropřechod a injektováním nezbytných nosičů do aktivní vrstvy pro excitaci elektronů z nižšího energetického valenčního pásma do vyššího energetického vodivostního pásma. Když se velké množství elektronů v obráceném stavu populace částic rekombinuje s dírami, dochází ke stimulované emisi.
2. Aby bylo možné skutečně získat koherentní stimulované záření, musí být stimulované záření několikrát vráceno zpět do optického rezonátoru, aby se vytvořila oscilace laseru, rezonátor laseru je tvořen přirozeným štěpným povrchem polovodičového krystalu jako zrcadlo, obvykle pokoveno na konci světla vysoce reflexním vícevrstvým dielektrickým filmem a hladký povrch je pokoven redukovaným reflexním filmem. Pro polovodičový laser s dutinou Fp (Fabry-Perotova dutina) lze dutinu FP snadno zkonstruovat použitím přirozené roviny štěpení kolmé k rovině přechodu pn krystalu.
(3) Aby se vytvořila stabilní oscilace, musí být laserové médium schopno poskytnout dostatečně velký zisk, aby kompenzovalo optickou ztrátu způsobenou rezonátorem a ztrátu způsobenou výstupem laseru z povrchu dutiny, a neustále zvyšovat světelné pole v dutině. Toto musí mít dostatečně silný proudový injekt, to znamená, že je dostatek inverze počtu částic, čím vyšší je stupeň inverze počtu částic, tím větší je zisk, to znamená, že požadavek musí splňovat určitou aktuální prahovou podmínku. Když laser dosáhne prahu, světlo se specifickou vlnovou délkou může rezonovat v dutině a zesílit, a nakonec vytvořit laser a spojitý výstup.
Požadavek na výkon
1. Modulační šířka pásma a rychlost: Polovodičové lasery a jejich modulační technologie jsou klíčové v bezdrátové optické komunikaci a modulační šířka pásma a rychlost přímo ovlivňují kvalitu komunikace. Interně modulovaný laser (přímo modulovaný laser) je vhodný pro různé obory v komunikaci s optickými vlákny kvůli jeho vysokorychlostnímu přenosu a nízké ceně.
2. Spektrální charakteristiky a modulační charakteristiky: Polovodičové lasery s distribuovanou zpětnou vazbou (DFB laser) se staly důležitým světelným zdrojem v komunikaci optických vláken a kosmické optické komunikaci kvůli svým vynikajícím spektrálním charakteristikám a modulačním charakteristikám.
3. Náklady a hromadná výroba: Polovodičové lasery musí mít výhody nízkých nákladů a hromadné výroby, aby vyhovovaly potřebám výroby a aplikací ve velkém měřítku.
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 odeslání: 19. září 2024