Principio de traballo do láser semiconductor

Principio de traballo deLáser semiconductor

En primeiro lugar, introdúcense os requisitos de parámetros para os láseres de semiconductores, incluíndo principalmente os seguintes aspectos:
1. Rendemento fotoeléctrico: incluíndo a relación de extinción, ancho de liña dinámico e outros parámetros, estes parámetros afectan directamente ao rendemento dos láseres de semiconductores nos sistemas de comunicación.
2. Parámetros estruturais: como o tamaño e o arranxo luminoso, a definición final da extracción, o tamaño da instalación e o tamaño do contorno.
3. Lonxitude de onda: o rango de lonxitude de onda do láser semiconductor é de 650 ~ 1650 nm, e a precisión é alta.
4. Corrente de limiar (ith) e corrente de funcionamento (LOP): Estes parámetros determinan as condicións de inicio e o estado de traballo do láser semiconductor.
5. Potencia e tensión: medindo a potencia, a tensión e a corrente do láser semiconductor no traballo, pódense debuxar curvas PV, PI e IV para comprender as súas características de traballo.

Principio de traballo
1. Condicións de ganancia: establécese a distribución de inversión dos transportistas de carga no medio de lasing (rexión activa). No semiconductor, a enerxía dos electróns está representada por unha serie de niveis de enerxía case continuos. Polo tanto, o número de electróns na parte inferior da banda de condución no estado de alta enerxía debe ser moito maior que o número de buracos na parte superior da banda de valencia no estado de baixa enerxía entre as dúas rexións da banda de enerxía para lograr a inversión do número de partículas. Isto conséguese aplicando un sesgo positivo á homoxunción ou heterojunción e inxectar os transportistas necesarios na capa activa para excitar electróns desde a banda de valencia de enerxía inferior á banda de condución de enerxía superior. Cando se recombina un gran número de electróns na poboación de partículas invertidas con buracos, prodúcese unha emisión estimulada.
2. Co fin de obter unha radiación estimulada coherente, a radiación estimulada debe alimentarse varias veces no resonador óptico para formar oscilación láser, o resonador do láser está formado pola superficie de escisión natural do cristal de semiconductor como un espello, normalmente chapado no extremo do extremo. Para a cavidade FP (cavidade de Fabry-Perot) láser semiconductor, a cavidade FP pódese construír facilmente empregando o plano de escisión natural perpendicular ao plano de unión PN do cristal.
(3) Para formar unha oscilación estable, o medio láser debe ser capaz de proporcionar unha ganancia suficiente para compensar a perda óptica causada polo resonador e a perda causada pola produción láser da superficie da cavidade e aumentar constantemente o campo lixeiro na cavidade. Isto debe ter unha inxección de corrente bastante forte, é dicir, hai suficiente inversión do número de partículas, maior é o grao de inversión do número de partículas, maior será a ganancia, é dicir, o requisito debe cumprir unha determinada condición de limiar. Cando o láser chega ao limiar, a luz cunha lonxitude de onda específica pode resoarse na cavidade e amplificarse, e finalmente formar un láser e unha saída continua.

Requisito de rendemento
1. Ancho de banda de modulación e taxa: os láseres de semiconductor e a súa tecnoloxía de modulación son cruciais na comunicación óptica sen fíos, e o ancho de banda de modulación e a taxa afectan directamente á calidade da comunicación. Láser modulado internamente (láser modulado directamente) é adecuado para diferentes campos na comunicación de fibras ópticas debido á súa transmisión de alta velocidade e baixo custo.
2. Características espectrais e características de modulación: láseres de retroalimentación distribuídos de semiconductor (Láser DFB) convertéronse nunha fonte de luz importante na comunicación de fibras ópticas e na comunicación óptica espacial debido ás súas excelentes características espectrais e ás características de modulación.
3. Custo e produción en masa: os láseres semiconductores necesitan ter as vantaxes da produción de baixo custo e en masa para satisfacer as necesidades da produción e aplicacións a gran escala.
4. Consumo de enerxía e fiabilidade: en escenarios de aplicacións como centros de datos, os láseres semicondutores requiren un baixo consumo de enerxía e unha alta fiabilidade para garantir un funcionamento estable a longo prazo.