Prinsipyo ng pagtatrabaho ng semiconductor laser

Prinsipyo ng paggawa nglaser ng semiconductor

Una sa lahat, ang mga kinakailangan sa parameter para sa mga semiconductor laser ay ipinakilala, pangunahin kasama ang mga sumusunod na aspeto:
1. Photoelectric na pagganap: kabilang ang extinction ratio, dynamic na linewidth at iba pang mga parameter, ang mga parameter na ito ay direktang nakakaapekto sa pagganap ng mga semiconductor laser sa mga sistema ng komunikasyon.
2. Mga parameter ng istruktura: tulad ng maliwanag na laki at pag-aayos, kahulugan ng pagtatapos ng pagkuha, laki ng pag-install at laki ng balangkas.
3. Wavelength: Ang wavelength na hanay ng semiconductor laser ay 650~1650nm, at ang katumpakan ay mataas.
4. Threshold current (Ith) at operating current (lop): Tinutukoy ng mga parameter na ito ang mga kondisyon ng pagsisimula at estado ng pagtatrabaho ng semiconductor laser.
5. Power at boltahe: Sa pamamagitan ng pagsukat ng kapangyarihan, boltahe at kasalukuyang ng semiconductor laser sa trabaho, PV, PI at IV curves ay maaaring iguguhit upang maunawaan ang kanilang gumaganang mga katangian.

Prinsipyo ng paggawa
1. Makakuha ng mga kundisyon: Ang inversion distribution ng mga charge carrier sa lasing medium (aktibong rehiyon) ay itinatag. Sa semiconductor, ang enerhiya ng mga electron ay kinakatawan ng isang serye ng halos tuloy-tuloy na antas ng enerhiya. Samakatuwid, ang bilang ng mga electron sa ilalim ng banda ng pagpapadaloy sa estado ng mataas na enerhiya ay dapat na mas malaki kaysa sa bilang ng mga butas sa tuktok ng banda ng valence sa estado ng mababang enerhiya sa pagitan ng dalawang rehiyon ng banda ng enerhiya upang makamit ang pagbabaligtad ng ang particle number. Ito ay nakakamit sa pamamagitan ng paglalapat ng positibong bias sa homojunction o heterojunction at pag-inject ng mga kinakailangang carrier sa aktibong layer upang pukawin ang mga electron mula sa mas mababang energy valence band patungo sa mas mataas na energy conduction band. Kapag ang isang malaking bilang ng mga electron sa baligtad na estado ng populasyon ng particle ay muling pinagsama sa mga butas, nangyayari ang stimulated emission.
2. Upang aktwal na makakuha ng magkakaugnay na stimulated radiation, ang stimulated radiation ay dapat na ibalik nang maraming beses sa optical resonator upang bumuo ng laser oscillation, ang resonator ng laser ay nabuo sa pamamagitan ng natural na cleavage surface ng semiconductor crystal bilang isang salamin, kadalasan tubog sa dulo ng ilaw na may mataas na reflection multilayer dielectric film, at ang makinis na ibabaw ay nilagyan ng pinababang reflection film. Para sa Fp cavity (Fabry-Perot cavity) semiconductor laser, ang FP cavity ay madaling mabuo sa pamamagitan ng paggamit ng natural na cleavage plane na patayo sa pn junction plane ng crystal.
(3) Upang makabuo ng isang matatag na oscillation, ang daluyan ng laser ay dapat na makapagbigay ng sapat na malaking pakinabang upang mabayaran ang pagkawala ng optical na dulot ng resonator at ang pagkawala na dulot ng output ng laser mula sa ibabaw ng lukab, at patuloy na dagdagan ang liwanag na patlang sa lukab. Ito ay dapat na may sapat na malakas na kasalukuyang pag-iniksyon, iyon ay, mayroong sapat na maliit na butil na pag-inversion ng numero, mas mataas ang antas ng bilang ng butil na pagbaligtad, mas malaki ang pakinabang, iyon ay, ang kinakailangan ay dapat matugunan ang isang tiyak na kasalukuyang kondisyon ng threshold. Kapag ang laser ay umabot sa threshold, ang liwanag na may isang tiyak na haba ng daluyong ay maaaring mag-resonate sa lukab at palakasin, at sa wakas ay bumuo ng isang laser at tuluy-tuloy na output.

Kinakailangan sa pagganap
1. Modulation bandwidth at rate: ang mga semiconductor laser at ang kanilang modulation technology ay mahalaga sa wireless optical communication, at ang modulation bandwidth at rate ay direktang nakakaapekto sa kalidad ng komunikasyon. Panloob na modulated na laser (direktang modulated laser) ay angkop para sa iba't ibang larangan sa komunikasyon ng optical fiber dahil sa mataas na bilis ng paghahatid nito at mababang gastos.
2. Spectral na katangian at modulasyon na katangian: Semiconductor distributed feedback lasers(DFB laser) ay naging isang mahalagang pinagmumulan ng liwanag sa komunikasyon ng optical fiber at komunikasyon sa espasyo ng optical dahil sa kanilang mahusay na mga katangian ng parang multo at mga katangian ng modulasyon.
3. Gastos at mass production: Ang mga semiconductor laser ay kailangang magkaroon ng mga pakinabang ng mababang gastos at mass production upang matugunan ang mga pangangailangan ng malakihang produksyon at mga aplikasyon.
4. Pagkonsumo ng kuryente at pagiging maaasahan: Sa mga sitwasyon ng aplikasyon tulad ng mga data center, ang mga semiconductor laser ay nangangailangan ng mababang paggamit ng kuryente at mataas na pagiging maaasahan upang matiyak ang pangmatagalang matatag na operasyon.