Pusvadītāju lāzera darbības princips

Darbības principspusvadītāju lāzers

Pirmkārt, tiek ieviestas parametru prasības pusvadītāju lāzeriem, galvenokārt ietverot šādus aspektus:
1. Fotoelektriskā veiktspēja: ieskaitot ekstinkcijas koeficientu, dinamisko līnijas platumu un citus parametrus, šie parametri tieši ietekmē pusvadītāju lāzeru veiktspēju sakaru sistēmās.
2. Strukturālie parametri: piemēram, gaismas lielums un izvietojums, ekstrakcijas gala definīcija, uzstādīšanas izmērs un kontūras izmērs.
3. Viļņa garums: pusvadītāju lāzera viļņu garuma diapazons ir 650 ~ 1650 nm, un precizitāte ir augsta.
4. Sliekšņa strāva (Ith) un darba strāva (lop) : šie parametri nosaka pusvadītāju lāzera palaišanas apstākļus un darba stāvokli.
5. Jauda un spriegums: mērot pusvadītāju lāzera jaudu, spriegumu un strāvu darbā, var uzzīmēt PV, PI un IV līknes, lai izprastu to darbības raksturlielumus.

Darbības princips
1. Pastiprinājuma nosacījumi: Tiek noteikts lādiņu nesēju inversijas sadalījums lāzera vidē (aktīvajā reģionā). Pusvadītājā elektronu enerģiju attēlo gandrīz nepārtrauktu enerģijas līmeņu virkne. Tāpēc elektronu skaitam vadītspējas joslas apakšā augstas enerģijas stāvoklī ir jābūt daudz lielākam nekā caurumu skaitam valences joslas augšdaļā zemas enerģijas stāvoklī starp diviem enerģijas joslas reģioniem, lai panāktu daļiņu skaits. Tas tiek panākts, piemērojot pozitīvu novirzi homojunkcijai vai heterojunkcijai un injicējot nepieciešamos nesējus aktīvajā slānī, lai ierosinātu elektronus no zemākas enerģijas valences joslas uz augstākas enerģijas vadīšanas joslu. Kad liels skaits elektronu apgrieztā daļiņu populācijas stāvoklī rekombinējas ar caurumiem, notiek stimulēta emisija.
2. Lai reāli iegūtu koherentu stimulēto starojumu, stimulētais starojums vairākas reizes jāvada atpakaļ optiskajā rezonatorā, veidojot lāzera svārstības, lāzera rezonatoru veido pusvadītāja kristāla dabiskā šķelšanās virsma kā spogulis, parasti gaismas galā pārklāta ar augstas atstarošanas daudzslāņu dielektrisko plēvi, un gludā virsma ir pārklāta ar samazinātu atstarošanas plēvi. Fp dobuma (Fabri-Perot dobuma) pusvadītāju lāzeram FP dobumu var viegli izveidot, izmantojot dabisko šķelšanās plakni, kas ir perpendikulāra kristāla pn savienojuma plaknei.
(3) Lai veidotu stabilas svārstības, lāzera videi jāspēj nodrošināt pietiekami lielu pastiprinājumu, lai kompensētu rezonatora radītos optiskos zudumus un zudumus, ko rada lāzera izvade no dobuma virsmas, un pastāvīgi jāpalielina gaismas lauks dobumā. Tam ir jābūt pietiekami spēcīgai strāvas iesmidzināšanai, tas ir, ir pietiekami daudz daļiņu skaita inversijas, jo augstāka ir daļiņu skaita inversijas pakāpe, jo lielāks pastiprinājums, tas ir, prasībai jāatbilst noteiktam strāvas sliekšņa nosacījumam. Kad lāzers sasniedz slieksni, gaisma ar noteiktu viļņa garumu var tikt rezonēta dobumā un pastiprināta, un visbeidzot veido lāzeru un nepārtrauktu izvadi.

Veiktspējas prasība
1. Modulācijas joslas platums un ātrums: pusvadītāju lāzeriem un to modulācijas tehnoloģijai ir izšķiroša nozīme bezvadu optiskajā komunikācijā, un modulācijas joslas platums un ātrums tieši ietekmē sakaru kvalitāti. Iekšēji modulēts lāzers (tieši modulēts lāzers) ir piemērots dažādām optisko šķiedru sakaru jomām tā ātrgaitas pārraides un zemo izmaksu dēļ.
2. Spektrālie raksturlielumi un modulācijas raksturlielumi: pusvadītāju sadalītās atgriezeniskās saites lāzeri (DFB lāzers) ir kļuvuši par svarīgu gaismas avotu optisko šķiedru komunikācijā un kosmosa optiskajā komunikācijā to lielisko spektrālo īpašību un modulācijas īpašību dēļ.
3. Izmaksas un masveida ražošana: pusvadītāju lāzeriem ir jābūt zemu izmaksu un masveida ražošanas priekšrocībām, lai apmierinātu liela mēroga ražošanas un lietojumu vajadzības.
4. Enerģijas patēriņš un uzticamība: lietojumprogrammu scenārijos, piemēram, datu centros, pusvadītāju lāzeriem ir nepieciešams zems enerģijas patēriņš un augsta uzticamība, lai nodrošinātu ilgstošu stabilu darbību.