Működési elvfélvezető lézer
Először is bemutatjuk a félvezető lézerek paraméterkövetelményeit, főként a következő szempontokat figyelembe véve:
1. Fotoelektromos teljesítmény: beleértve a kioltási arányt, a dinamikus vonalszélességet és egyéb paramétereket, ezek a paraméterek közvetlenül befolyásolják a félvezető lézerek teljesítményét a kommunikációs rendszerekben.
2. Szerkezeti paraméterek: például fényméret és elrendezés, elszívási vég meghatározása, beépítési méret és körvonalméret.
3. Hullámhossz: A félvezető lézer hullámhossz-tartománya 650~1650 nm, és a pontosság magas.
4. Küszöbáram (Ith) és üzemi áram (lop): Ezek a paraméterek határozzák meg a félvezető lézer indítási feltételeit és működési állapotát.
5. Teljesítmény és feszültség: A félvezető lézer teljesítményének, feszültségének és áramának mérésével munka közben PV, PI és IV görbék rajzolhatók a működési jellemzők megértéséhez.
Működési elv
1. Erősítési feltételek: A lézerközegben (aktív régióban) a töltéshordozók inverziós eloszlása meghatározott. A félvezetőben az elektronok energiáját közel folytonos energiaszintek sorozata képviseli. Ezért a nagy energiájú állapotban a vezetési sáv alján lévő elektronok számának sokkal nagyobbnak kell lennie, mint a két energiasáv közötti alacsony energiájú állapotban a vegyértéksáv tetején lévő lyukak számának, hogy a részecskeszám inverziója megvalósuljon. Ezt úgy érik el, hogy pozitív előfeszültséget alkalmaznak a homo- vagy heteroátmenetre, és a szükséges töltéshordozókat az aktív rétegbe injektálják, hogy az elektronokat az alacsonyabb energiájú vegyértéksávból a magasabb energiájú vezetési sávba gerjesztsék. Amikor a fordított részecskepopulációs állapotban lévő nagyszámú elektron rekombinálódik a lyukakkal, indukált emisszió történik.
2. Ahhoz, hogy valóban koherens gerjesztett sugárzást kapjunk, a gerjesztett sugárzást többször vissza kell táplálni az optikai rezonátorba, hogy lézeroszcilláció alakuljon ki. A lézer rezonátorát a félvezető kristály természetes hasadási felülete képezi tükörként, általában a fény végén egy nagy fényvisszaverődésű, többrétegű dielektromos filmmel bevonva, a sima felületet pedig egy csökkentett fényvisszaverődésű filmmel vonják be. Az Fp üreges (Fabry-Perot üreges) félvezető lézer esetében az FP üreg könnyen létrehozható a kristály pn átmenet síkjára merőleges természetes hasadási sík felhasználásával.
(3) A stabil oszcilláció kialakításához a lézerközegnek képesnek kell lennie arra, hogy elég nagy erősítést biztosítson ahhoz, hogy kompenzálja a rezonátor által okozott optikai veszteséget és az üreg felületéről kilépő lézerfény által okozott veszteséget, és folyamatosan növelje az üregben lévő fényteret. Ennek elég erős árambefecskendezéssel kell rendelkeznie, azaz elegendő részecskeszám-inverziónak kell lennie, minél nagyobb a részecskeszám-inverzió mértéke, annál nagyobb az erősítés, azaz a követelménynek meg kell felelnie egy bizonyos áramküszöbfeltételnek. Amikor a lézer eléri a küszöbértéket, egy adott hullámhosszú fény rezonálható az üregben és erősíthető, végül pedig lézert és folyamatos kimenetet képez.
Teljesítménykövetelmény
1. Modulációs sávszélesség és sebesség: a félvezető lézerek és modulációs technológiájuk kulcsfontosságú a vezeték nélküli optikai kommunikációban, és a modulációs sávszélesség és sebesség közvetlenül befolyásolja a kommunikáció minőségét. Belsőleg modulált lézer (közvetlenül modulált lézer) nagy sebességű átvitele és alacsony költsége miatt alkalmas az optikai szálas kommunikáció különböző területein.
2. Spektrális jellemzők és modulációs jellemzők: Félvezető elosztott visszacsatolású lézerek (DFB lézer) kiváló spektrális és modulációs tulajdonságaik miatt fontos fényforrássá váltak az optikai szálas kommunikációban és az űroptikai kommunikációban.
3. Költség és tömeggyártás: A félvezető lézereknek alacsony költséggel és tömeggyártással kell rendelkezniük, hogy megfeleljenek a nagyméretű gyártás és alkalmazások igényeinek.
4. Energiafogyasztás és megbízhatóság: Az olyan alkalmazási esetekben, mint az adatközpontok, a félvezető lézerek alacsony energiafogyasztást és nagy megbízhatóságot igényelnek a hosszú távú stabil működés biztosítása érdekében.
Közzététel ideje: 2024. szeptember 19.