Прынцып дзеяння паўправадніковага лазера

Прынцып працыпаўправадніковы лазер

Перш за ўсё, уводзяцца патрабаванні да параметраў для паўправадніковых лазераў, у асноўным уключаючы наступныя аспекты:
1. Фотаэлектрычныя характарыстыкі: уключаючы каэфіцыент згасання, дынамічную шырыню лініі і іншыя параметры, гэтыя параметры непасрэдна ўплываюць на прадукцыйнасць паўправадніковых лазераў у сістэмах сувязі.
2. Структурныя параметры: такія як памер святла і размяшчэнне, вызначэнне канца экстракцыі, памер ўстаноўкі і памер контуру.
3. Даўжыня хвалі: дыяпазон даўжынь хваль паўправадніковага лазера складае 650~1650 нм, а дакладнасць высокая.
4. Парогавы ток (Ith) і працоўны ток (lop): Гэтыя параметры вызначаюць умовы запуску і працоўны стан паўправадніковага лазера.
5. Магутнасць і напружанне: шляхам вымярэння магутнасці, напружання і току паўправадніковага лазера падчас працы можна намаляваць крывыя PV, PI і IV, каб зразумець іх працоўныя характарыстыкі.

Прынцып працы
1. Умовы ўзмацнення: устаноўлена інверсійнае размеркаванне носьбітаў зарада ў асяроддзі генерацыі (актыўнай вобласці). У паўправадніку энергія электронаў прадстаўлена шэрагам амаль бесперапынных узроўняў энергіі. Такім чынам, колькасць электронаў у ніжняй частцы зоны праводнасці ў стане высокай энергіі павінна быць значна большай, чым колькасць дзірак у верхняй частцы валентнай зоны ў стане нізкай энергіі паміж дзвюма абласцямі энергетычнай зоны, каб дасягнуць інверсіі нумар часціцы. Гэта дасягаецца прымяненнем станоўчага зрушэння да гамапераходу або гетэрапераходу і ўвядзеннем неабходных носьбітаў у актыўны пласт для ўзбуджэння электронаў з валентнай зоны больш нізкай энергіі ў зону праводнасці з больш высокай энергіяй. Калі вялікая колькасць электронаў у стане зваротнай заселенасці часціц рэкамбінуе з дзіркамі, адбываецца стымуляванае выпраменьванне.
2. Для таго, каб сапраўды атрымаць кагерэнтнае стымуляванае выпраменьванне, стымулюемае выпраменьванне павінна некалькі разоў вяртацца ў аптычны рэзанатар для фарміравання лазерных ваганняў, рэзанатар лазера ўтвораны натуральнай паверхняй расшчаплення паўправадніковага крышталя як люстэрка, звычайна пакрыты на канцы святла шматслаёвай дыэлектрычнай плёнкай з высокім адбіваннем, а гладкая паверхня пакрыта плёнкай з паніжаным адлюстраваннем. Для паўправадніковага лазера з Fp-рэзанатарам (рэзанатарам Фабры-Перо) рэзанатар FP можна лёгка пабудаваць з выкарыстаннем натуральнай плоскасці расколу, перпендыкулярнай плоскасці pn-пераходу крышталя.
(3) Каб сфарміраваць стабільныя ваганні, лазернае асяроддзе павінна забяспечваць дастаткова вялікае ўзмацненне, каб кампенсаваць аптычныя страты, выкліканыя рэзанатарам, і страты, выкліканыя выхадам лазера з паверхні рэзанара, і пастаянна павялічваць светлавое поле ў паражніны. Гэта павінна мець дастаткова моцны ток ін'екцыі, гэта значыць, ёсць дастаткова інверсіі лікаў часціц, чым вышэй ступень інверсіі ліку часціц, тым большы ўзмацненне, гэта значыць, патрабаванне павінна адпавядаць пэўнай парогавай умове току. Калі лазер дасягае парога, святло з пэўнай даўжынёй хвалі можа рэзанаваць у паражніны і ўзмацняцца, і, нарэшце, сфармаваць лазер і бесперапынны выхад.

Патрабаванне да прадукцыйнасці
1. Паласа прапускання і хуткасць мадуляцыі: паўправадніковыя лазеры і іх тэхналогіі мадуляцыі маюць вырашальнае значэнне ў бесправадной аптычнай сувязі, а паласа прапускання і хуткасць мадуляцыі непасрэдна ўплываюць на якасць сувязі. Лазер з унутранай мадуляцыяй (прама мадуляваны лазер) падыходзіць для розных сфер валаконна-аптычнай сувязі з-за высокай хуткасці перадачы і нізкага кошту.
2. Спектральныя характарыстыкі і характарыстыкі мадуляцыі: паўправадніковыя лазеры з размеркаванай зваротнай сувяззю (DFB лазер) сталі важнай крыніцай святла ў валаконна-аптычнай сувязі і касмічнай аптычнай сувязі дзякуючы сваім выдатным спектральным характарыстыкам і характарыстыкам мадуляцыі.
3. Кошт і масавая вытворчасць: паўправадніковыя лазеры павінны мець перавагі нізкай кошту і масавай вытворчасці, каб задаволіць патрэбы буйнамаштабнай вытворчасці і прымянення.
4. Энергаспажыванне і надзейнасць: у такіх сцэнарыях прымянення, як цэнтры апрацоўкі дадзеных, паўправадніковым лазерам патрабуецца нізкае энергаспажыванне і высокая надзейнасць для забеспячэння доўгатэрміновай стабільнай працы.