Werksbeginsel van halfgeleier laser

Werksbeginsel vanhalfgeleier laser

Eerstens word die parametervereistes vir halfgeleierlasers bekendgestel, wat hoofsaaklik die volgende aspekte insluit:
1. Foto-elektriese werkverrigting: insluitende uitwissingsverhouding, dinamiese lynwydte en ander parameters, hierdie parameters beïnvloed direk die werkverrigting van halfgeleierlasers in kommunikasiestelsels.
2. Strukturele parameters: soos liggrootte en rangskikking, onttrekking einddefinisie, installasie grootte en buitelyn grootte.
3. Golflengte: Die golflengtereeks van halfgeleierlaser is 650~1650nm, en die akkuraatheid is hoog.
4. Drempelstroom (Ith) en bedryfsstroom (lop): Hierdie parameters bepaal die opstarttoestande en werktoestand van die halfgeleierlaser.
5. Drywing en spanning: Deur die drywing, spanning en stroom van die halfgeleierlaser by die werk te meet, kan PV, PI en IV kurwes geteken word om hul werkseienskappe te verstaan.

Werksbeginsel
1. Versterkingstoestande: Die inversieverspreiding van ladingdraers in die lasermedium (aktiewe streek) word vasgestel. In die halfgeleier word die energie van elektrone verteenwoordig deur 'n reeks byna aaneenlopende energievlakke. Daarom moet die aantal elektrone aan die onderkant van die geleidingsband in die hoë-energie-toestand baie groter wees as die aantal gate aan die bokant van die valensband in die lae-energie-toestand tussen die twee energie-bandstreke om die inversie van die deeltjiegetal. Dit word bereik deur 'n positiewe vooroordeel op die homoaansluiting of heteroaansluiting toe te pas en die nodige draers in die aktiewe laag in te spuit om elektrone van die laer energie valensband na die hoër energie geleidingsband op te wek. Wanneer 'n groot aantal elektrone in die omgekeerde deeltjiepopulasietoestand met gate herkombineer, vind gestimuleerde emissie plaas.
2. Om werklik koherente gestimuleerde straling te verkry, moet die gestimuleerde straling verskeie kere in die optiese resonator teruggevoer word om laserossillasie te vorm, die resonator van die laser word gevorm deur die natuurlike splitsingsoppervlak van die halfgeleierkristal as 'n spieël, gewoonlik aan die einde van die lig bedek met 'n hoë-refleksie meerlaag diëlektriese film, en die gladde oppervlak is bedek met 'n verminderde refleksie film. Vir die Fp-holte (Fabry-Perot-holte) halfgeleierlaser kan die FP-holte maklik gekonstrueer word deur die natuurlike splitsingsvlak loodreg op die pn-aansluitingsvlak van die kristal te gebruik.
(3) Om 'n stabiele ossillasie te vorm, moet die lasermedium 'n groot genoeg wins kan verskaf om te kompenseer vir die optiese verlies wat deur die resonator veroorsaak word en die verlies wat veroorsaak word deur die laseruitset vanaf die holteoppervlak, en voortdurend die ligveld in die holte. Dit moet 'n sterk genoeg stroominspuiting hê, dit wil sê daar is genoeg deeltjiegetal-inversie, hoe hoër die mate van deeltjiegetal-inversie, hoe groter is die wins, dit wil sê, die vereiste moet aan 'n sekere stroomdrempeltoestand voldoen. Wanneer die laser die drumpel bereik, kan lig met 'n spesifieke golflengte in die holte geresoneer en versterk word, en uiteindelik 'n laser en deurlopende uitset vorm.

Prestasievereiste
1. Modulasiebandwydte en -tempo: halfgeleierlasers en hul modulasietegnologie is deurslaggewend in draadlose optiese kommunikasie, en die modulasiebandwydte en -tempo beïnvloed die kommunikasiekwaliteit direk. Intern gemoduleerde laser (direk gemoduleerde laser) is geskik vir verskillende velde in optiese vesel kommunikasie as gevolg van sy hoë spoed transmissie en lae koste.
2. Spektrale eienskappe en modulasie-eienskappe: Halfgeleier-verspreide terugvoerlasers (DFB laser) het 'n belangrike ligbron geword in optiese vesel kommunikasie en ruimte optiese kommunikasie vanweë hul uitstekende spektrale eienskappe en modulasie eienskappe.
3. Koste en massaproduksie: Halfgeleierlasers moet die voordele van laekoste en massaproduksie hê om aan die behoeftes van grootskaalse produksie en toepassings te voldoen.
4. Kragverbruik en betroubaarheid: In toepassingscenario's soos datasentrums vereis halfgeleierlasers lae kragverbruik en hoë betroubaarheid om langtermyn stabiele werking te verseker.