Principi de funcionament del làser semiconductor

Principi de funcionament delàser semiconductor

En primer lloc, s'introdueixen els requisits de paràmetres per als làsers semiconductors, incloent principalment els aspectes següents:
1. Rendiment fotoelèctric: incloent 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 mida i disposició lluminoses, definició final d'extracció, mida de la instal·lació i mida del contorn.
3. Longitud d'ona: el rang de longitud d'ona del làser semiconductors és de 650 ~ 1650 nm, i la precisió és alta.
4. Intensitat llindar (Ith) i corrent de funcionament (lop): Aquests paràmetres determinen les condicions d'arrencada i l'estat de treball del làser semiconductor.
5. Potència i tensió: mesurant la potència, la tensió i el corrent del làser semiconductor en el treball, es poden dibuixar corbes PV, PI i IV per entendre les seves característiques de treball.

Principi de funcionament
1. Condicions de guany: s'estableix la distribució d'inversió dels portadors de càrrega en el medi làser (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 de el nombre de partícules. Això s'aconsegueix aplicant un biaix positiu a l'homojunció o heterounió i injectant els portadors necessaris a la capa activa per excitar electrons de la banda de valència d'energia més baixa a la banda de conducció d'energia més alta. Quan un gran nombre d'electrons en l'estat de població de partícules inversa es recombinen amb forats, es produeix l'emissió estimulada.
2. Per obtenir realment una radiació estimulada coherent, la radiació estimulada s'ha de retroalimentar diverses vegades al ressonador òptic per formar oscil·lació làser, el ressonador del làser està format per la superfície d'escissió natural del cristall semiconductor com un mirall, normalment platejat a l'extrem de la llum amb una pel·lícula dielèctrica multicapa d'alta reflexió, i la superfície llisa està xapada amb una pel·lícula de reflexió reduïda. Per al làser semiconductor de la cavitat Fp (cavitat de Fabry-Perot), la cavitat FP es pot construir fàcilment utilitzant el pla d'escissió natural perpendicular al pla d'unió pn del cristall.
(3) Per tal de 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 la camp de llum a la cavitat. Això ha de tenir una injecció de corrent prou forta, és a dir, hi ha prou inversió del 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 de corrent. Quan el làser arriba al llindar, la llum amb una longitud d'ona específica pot ressonar a la cavitat i amplificar-se, i finalment formar un làser i una sortida contínua.

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