Werkbeginsel van halfgeleierlaser

Werkbeginsel vanhalfgeleierlaser

Eerstens word die parametervereistes vir halfgeleierlasers bekendgestel, hoofsaaklik insluitend die volgende aspekte:
1. Fotoëlektriese werkverrigting: insluitend uitsterwingsverhouding, dinamiese lynwydte en ander parameters, beïnvloed hierdie parameters direk die werkverrigting van halfgeleierlasers in kommunikasiestelsels.
2. Strukturele parameters: soos liggrootte en -rangskikking, definisie van die ekstraksie-eindpunt, installasiegrootte en buitelyngrootte.
3. Golflengte: Die golflengtebereik van halfgeleierlaser is 650 ~ 1650 nm, en die akkuraatheid is hoog.
4. Drempelstroom (Ith) en bedryfstroom (lop): Hierdie parameters bepaal die opstarttoestande en werktoestand van die halfgeleierlaser.
5. Krag en spanning: Deur die krag, spanning en stroom van die halfgeleierlaser in werking te meet, kan PV-, PI- en IV-krommes geteken word om hul werkseienskappe te verstaan.

Werkbeginsel
1. Winsvoorwaardes: Die inversieverspreiding van ladingdraers in die lasermedium (aktiewe gebied) word vasgestel. In die halfgeleier word die energie van elektrone verteenwoordig deur 'n reeks byna kontinue energievlakke. Daarom moet die aantal elektrone aan die onderkant van die geleidingsband in die hoë-energietoestand baie groter wees as die aantal gate aan die bokant van die valensband in die lae-energietoestand tussen die twee energiebandstreke om die inversie van die deeltjiegetal te bereik. Dit word bereik deur 'n positiewe vooroordeel op die homojunksie of heterojunksie 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 rekombineer, vind gestimuleerde emissie plaas.
2. Om werklik koherente gestimuleerde straling te verkry, moet die gestimuleerde straling verskeie kere teruggevoer word in die optiese resonator om laserossillasie te vorm. Die resonator van die laser word gevorm deur die natuurlike spieëloppervlak van die halfgeleierkristal as 'n spieël, gewoonlik aan die einde van die lig geplateer met 'n hoë-refleksie meerlaag diëlektriese film, en die gladde oppervlak word geplateer met 'n verminderde refleksiefilm. Vir die Fp-holte (Fabry-Perot-holte) halfgeleierlaser, kan die FP-holte maklik gekonstrueer word deur die natuurlike spieëlvlak loodreg op die pn-voegvlak 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 deur die laseruitset van die holte-oppervlak veroorsaak word, en die ligveld in die holte voortdurend verhoog. Dit moet 'n sterk genoeg stroominspuiting hê, dit wil sê, daar is genoeg deeltjiegetal-inversie, hoe hoër die graad van deeltjiegetal-inversie, hoe groter die wins, dit wil sê, die vereiste moet aan 'n sekere stroomdrempelvoorwaarde voldoen. Wanneer die laser die drempel bereik, kan lig met 'n spesifieke golflengte in die holte geresoneer en versterk word, en uiteindelik 'n laser en kontinue uitset vorm.

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