Principio di lavoro del laser a semiconduttore

Principio di lavoro dilaser a semiconduttore

Innanzitutto, vengono introdotti i requisiti dei parametri per i laser a semiconduttore, principalmente includendo i seguenti aspetti:
1. Prestazioni fotoelettriche: incluso il rapporto di estinzione, la larghezza di linea dinamica e altri parametri, questi parametri influenzano direttamente le prestazioni dei laser a semiconduttore nei sistemi di comunicazione.
2. Parametri strutturali: come dimensione e disposizione luminosa, definizione di fine dell'estrazione, dimensione dell'installazione e dimensioni del contorno.
3. Lunghezza d'onda: la gamma di lunghezze d'onda del laser a semiconduttore è di 650 ~ 1650nm e l'accuratezza è alta.
4. Corrente soglia (ith) e corrente operativa (LOP): questi parametri determinano le condizioni di avvio e lo stato di lavoro del laser a semiconduttore.
5. Potenza e tensione: misurando la potenza, la tensione e la corrente del laser a semiconduttore al lavoro, le curve PV, PI e IV possono essere disegnate per comprendere le loro caratteristiche di lavoro.

Principio di lavoro
1. Condizioni di guadagno: viene stabilita la distribuzione di inversione dei portatori di carica nel mezzo di lasing (regione attiva). Nel semiconduttore, l'energia degli elettroni è rappresentata da una serie di livelli di energia quasi continui. Pertanto, il numero di elettroni nella parte inferiore della banda di conduzione nello stato di alta energia deve essere molto più grande del numero di fori nella parte superiore della banda di valenza nello stato di bassa energia tra le due regioni della banda di energia per raggiungere l'inversione del numero di particelle. Ciò si ottiene applicando un pregiudizio positivo all'omojunzione o all'eterojunzione e iniettando i vettori necessari nello strato attivo per eccitare gli elettroni dalla banda di valenza di energia inferiore alla banda di conduzione energetica più elevata. Quando un gran numero di elettroni nello stato della popolazione di particelle invertiti si ricombina con i fori, si verifica l'emissione stimolata.
2. Per ottenere effettivamente radiazioni stimolate coerenti, la radiazione stimolata deve essere rilasciata più volte nel risonatore ottico per formare l'oscillazione laser, il risonatore del laser è formato dalla superficie di scissione naturale del film di refigurazione. Per il laser a semiconduttore della cavità FP (cavità fabry-perot), la cavità FP può essere facilmente costruita usando il piano di scissione naturale perpendicolare al piano di giunzione PN del cristallo.
(3) Al fine di formare un'oscillazione stabile, il mezzo laser deve essere in grado di fornire un guadagno abbastanza grande per compensare la perdita ottica causata dal risonatore e la perdita causata dall'uscita laser dalla superficie della cavità e aumentare costantemente il campo di luce nella cavità. Ciò deve avere un'iniezione di corrente abbastanza forte, cioè esiste abbastanza inversione del numero di particelle, maggiore è il grado di inversione del numero di particelle, maggiore è il guadagno, cioè il requisito deve soddisfare una determinata condizione di soglia corrente. Quando il laser raggiunge la soglia, la luce con una lunghezza d'onda specifica può essere risuonata nella cavità e amplificata e infine forma un laser e un'uscita continua.

Requisito di performance
1. Larghezza di banda di modulazione e tasso: i laser a semiconduttore e la loro tecnologia di modulazione sono cruciali nella comunicazione ottica wireless e la larghezza di banda di modulazione e la tariffa influiscono direttamente sulla qualità della comunicazione. Laser modulato internamente (laser direttamente modulato) è adatto per diversi campi nella comunicazione in fibra ottica a causa della sua trasmissione ad alta velocità e a basso costo.
2. Caratteristiche spettrali e caratteristiche di modulazione: laser di feedback distribuito a semiconduttore (Laser DFB) sono diventati un'importante fonte di luce nella comunicazione in fibra ottica e nella comunicazione ottica dello spazio a causa delle loro eccellenti caratteristiche spettrali e caratteristiche di modulazione.
3. Costo e produzione di massa: i laser a semiconduttore devono avere i vantaggi della produzione a basso costo e di massa per soddisfare le esigenze della produzione e delle applicazioni su larga scala.
4. Consumo di energia e affidabilità: negli scenari di applicazione come data center, laser a semiconduttore richiedono un basso consumo di energia e un'elevata affidabilità per garantire un funzionamento stabile a lungo termine.