Principi de treball del làser de semiconductors

Principi de treball delàser semiconductor

En primer lloc, s’introdueixen els requisits de paràmetres per als làsers de semiconductors, inclosos principalment els aspectes següents:
1. Rendiment fotoelèctric: inclosa la relació d’extinció, l’amplada de línia dinàmica i altres paràmetres, aquests paràmetres afecten directament el rendiment dels làsers de semiconductors en els sistemes de comunicació.
2. Paràmetres estructurals: com ara la mida i la disposició lluminosos, la definició final de l'extracció, la mida de la instal·lació i la mida del contorn.
3. Longitud d’ona: l’interval de longitud d’ona del làser de semiconductor és de 650 ~ 1650nm i la precisió és alta.
4. Corrent llindar (ITH) i corrent de funcionament (LOP): Aquests paràmetres determinen les condicions de posada en marxa i l’estat de treball del làser de semiconductors.
5.

Principi de treball
1. Condicions de guany: s’estableix la distribució d’inversió dels portadors de càrrega al medi de làsing (regió activa). En el semiconductor, l’energia dels electrons està representada per una sèrie de nivells d’energia gairebé continus. Per tant, el nombre d’electrons a la part inferior de la banda de conducció en estat d’alta energia ha de ser molt més gran que el nombre de forats a la part superior de la banda de valència en estat de baixa energia entre les dues regions de banda d’energia per aconseguir la inversió del nombre de partícules. Això s’aconsegueix aplicant un biaix positiu a l’homojunció o heterojunció i injectant els portadors necessaris a la capa activa per excitar els electrons de la banda de valència d’energia inferior a la banda de conducció d’energia superior. Quan es produeix un gran nombre d’electrons en l’estat de població de partícules invertides amb forats, es produeix una emissió estimulada.
2. Per obtenir una radiació estimulada coherent, la radiació estimulada s’ha de alimentar diverses vegades en el ressonador òptic per formar oscil·lació làser, el ressonador del làser està format per la superfície de clivatge natural de la cristall semiconductor com a mirall, normalment placat a l’extrem de la llum amb una elevada reflexió multiladora de pel·lícula de relectora. Per al làser semiconductor de la cavitat FP (Cavitat Fabry-Perot), la cavitat FP es pot construir fàcilment mitjançant el pla de clivatge natural perpendicular al pla de la unió PN del cristall.
(3) Per formar una oscil·lació estable, el medi làser ha de ser capaç de proporcionar un guany prou gran per compensar la pèrdua òptica causada pel ressonador i la pèrdua causada per la sortida làser de la superfície de la cavitat i augmentar constantment el camp de llum a la cavitat. Això ha de tenir una injecció de corrent prou forta, és a dir, hi ha prou inversió en el nombre de partícules, com més gran sigui el grau d’inversió del nombre de partícules, més gran serà el guany, és a dir, el requisit ha de complir una determinada condició de llindar actual. Quan el làser arriba al llindar, es pot ressonar la llum amb una longitud d’ona específica a la cavitat i amplificar -la, i finalment formar un làser i una sortida contínua.

Requisit de rendiment
1. Amplada de banda i velocitat de modulació: els làsers de semiconductors i la seva tecnologia de modulació són crucials en la comunicació òptica sense fils, i l'amplada de banda de modulació i la taxa afecten directament la qualitat de la comunicació. Làser modulat internament (làser modulat directament) és adequat per a diferents camps en comunicació de fibra òptica a causa de la seva transmissió d’alta velocitat i de baix cost.
2. Característiques espectrals i característiques de modulació: làsers de retroalimentació distribuïts de semiconductors (Làser DFB) S'han convertit en una font de llum important en la comunicació de fibra òptica i la comunicació òptica espacial per les seves excel·lents característiques espectrals i característiques de modulació.
3. Cost i producció massiva: els làsers de semiconductors han de tenir els avantatges de la producció de baix cost i la producció massiva per satisfer les necessitats de la producció i aplicacions a gran escala.
4. Consum i fiabilitat d’energia: en escenaris d’aplicació com ara centres de dades, làsers de semiconductors requereixen un consum baix d’energia i una alta fiabilitat per assegurar un funcionament estable a llarg termini.