Nguyên tắc làm việc của laser bán dẫn

Nguyên tắc làm việc củaLaser bán dẫn

Trước hết, các yêu cầu tham số cho laser bán dẫn được giới thiệu, chủ yếu bao gồm các khía cạnh sau:
1. Hiệu suất quang điện: bao gồm tỷ lệ tuyệt chủng, độ rộng dòng động và các tham số khác, các tham số này ảnh hưởng trực tiếp đến hiệu suất của laser bán dẫn trong các hệ thống truyền thông.
2. Các thông số cấu trúc: chẳng hạn như kích thước và sự sắp xếp phát sáng, định nghĩa kết thúc trích xuất, kích thước cài đặt và kích thước phác thảo.
3. Bước sóng: Phạm vi bước sóng của laser bán dẫn là 650 ~ 1650nm và độ chính xác cao.
4. Dòng điện (ITH) và dòng hoạt động (LOP): Các tham số này xác định các điều kiện khởi động và trạng thái làm việc của laser bán dẫn.
5. Công suất và điện áp: Bằng cách đo công suất, điện áp và dòng điện của laser bán dẫn tại nơi làm việc, các đường cong PV, PI và IV có thể được rút ra để hiểu các đặc điểm làm việc của chúng.

Nguyên tắc làm việc
1. Điều kiện đạt được: Phân phối đảo ngược của các hãng vận chuyển điện tích trong môi trường phát sáng (vùng hoạt động) được thiết lập. Trong chất bán dẫn, năng lượng của các electron được thể hiện bằng một loạt các mức năng lượng gần như liên tục. Do đó, số lượng electron ở dưới cùng của dải dẫn ở trạng thái năng lượng cao phải lớn hơn nhiều so với số lượng lỗ ở đầu dải hóa trị ở trạng thái năng lượng thấp giữa hai vùng dải năng lượng để đạt được sự đảo ngược của số hạt. Điều này đạt được bằng cách áp dụng sự thiên vị tích cực vào homojune hoặc dị vòng và tiêm các chất mang cần thiết vào lớp hoạt động để kích thích các electron từ dải hóa trị năng lượng thấp hơn vào dải dẫn năng lượng cao hơn. Khi một số lượng lớn các electron trong trạng thái dân số hạt đảo ngược tái tổ hợp với các lỗ hổng, xảy ra sự phát xạ được kích thích.
2. Để thực sự thu được bức xạ được kích thích kết hợp, bức xạ được kích thích phải được cung cấp lại nhiều lần trong bộ cộng hưởng quang để tạo thành dao động laser, bộ cộng hưởng của laser được hình thành bởi bề mặt phân tách tự nhiên của tinh thể bán dẫn. Đối với laser bán dẫn FP (khoang Fabry-perot), khoang FP có thể dễ dàng được chế tạo bằng cách sử dụng mặt phẳng phân tách tự nhiên vuông góc với mặt phẳng PN của mặt phẳng của tinh thể.
. Điều này phải có một lần tiêm dòng điện đủ mạnh, nghĩa là có đủ đảo ngược số hạt, mức độ đảo ngược số hạt càng cao, mức tăng càng lớn, nghĩa là yêu cầu phải đáp ứng một điều kiện ngưỡng hiện tại nhất định. Khi laser đạt đến ngưỡng, ánh sáng có bước sóng cụ thể có thể được cộng hưởng trong khoang và khuếch đại, và cuối cùng tạo thành một tia laser và đầu ra liên tục.

Yêu cầu hiệu suất
1. Băng thông điều chế và tốc độ: laser bán dẫn và công nghệ điều chế của chúng là rất quan trọng trong giao tiếp quang không dây, và băng thông điều chế và tốc độ ảnh hưởng trực tiếp đến chất lượng giao tiếp. Laser được điều chế bên trong (laser điều chế trực tiếp) phù hợp cho các trường khác nhau trong giao tiếp sợi quang vì truyền tốc độ cao và chi phí thấp.
2. Đặc điểm phổ và đặc điểm điều chế: Laser phản hồi phân tán bán dẫn (Laser DFB) đã trở thành một nguồn ánh sáng quan trọng trong giao tiếp sợi quang và giao tiếp quang không gian vì các đặc tính phổ và đặc điểm điều chế tuyệt vời của chúng.
3. Chi phí và sản xuất hàng loạt: Laser bán dẫn cần có những ưu điểm của chi phí thấp và sản xuất hàng loạt để đáp ứng nhu cầu sản xuất và ứng dụng quy mô lớn.
4. Tiêu thụ năng lượng và độ tin cậy: Trong các kịch bản ứng dụng như trung tâm dữ liệu, laser bán dẫn yêu cầu mức tiêu thụ điện năng thấp và độ tin cậy cao để đảm bảo hoạt động ổn định lâu dài.