Prinsipyo sa pagtrabaho sa semiconductor laser

Prinsipyo sa pagtrabaho salaser nga semiconductor

Una sa tanan, gipaila ang mga kinahanglanon sa parameter para sa mga semiconductor laser, nga naglakip sa mosunod nga mga aspeto:
1. Photoelectric performance: lakip ang extinction ratio, dynamic linewidth ug uban pang mga parameter, kini nga mga parameter direktang makaapekto sa performance sa semiconductor lasers sa mga sistema sa komunikasyon.
2. Mga parametro sa istruktura: sama sa gidak-on ug pagkahan-ay sa kahayag, kahulugan sa katapusan sa pagkuha, gidak-on sa instalasyon ug gidak-on sa outline.
3. Wavelength: Ang wavelength range sa semiconductor laser kay 650~1650nm, ug taas ang katukma.
4. Threshold current (Ith) ug operating current (lop): Kini nga mga parametro ang nagtino sa mga kondisyon sa pagsugod ug kahimtang sa pagtrabaho sa semiconductor laser.
5. Gahum ug boltahe: Pinaagi sa pagsukod sa gahum, boltahe ug kuryente sa semiconductor laser nga nagtrabaho, ang mga kurba sa PV, PI ug IV mahimong madrowing aron masabtan ang ilang mga kinaiya sa pagtrabaho.

Prinsipyo sa pagtrabaho
1. Mga kondisyon sa pag-angkon: Ang inversion distribution sa mga charge carrier sa lasing medium (aktibong rehiyon) natukod. Sa semiconductor, ang enerhiya sa mga electron girepresentahan sa usa ka serye sa halos padayon nga lebel sa enerhiya. Busa, ang gidaghanon sa mga electron sa ubos sa conduction band sa taas nga estado sa enerhiya kinahanglan nga mas dako kaysa sa gidaghanon sa mga lungag sa ibabaw sa valence band sa ubos nga estado sa enerhiya taliwala sa duha ka rehiyon sa energy band aron makab-ot ang inversion sa gidaghanon sa particle. Kini makab-ot pinaagi sa pag-apply og positibo nga bias sa homojunction o heterojunction ug pag-inject sa gikinahanglan nga mga carrier ngadto sa aktibo nga layer aron ma-excite ang mga electron gikan sa ubos nga energy valence band ngadto sa mas taas nga energy conduction band. Kung ang daghang mga electron sa reversed particle population state mag-recombine sa mga lungag, mahitabo ang stimulated emission.
2. Aron makakuha gyud og coherent stimulated radiation, ang stimulated radiation kinahanglan nga i-feed back sa makadaghang higayon sa optical resonator aron maporma ang laser oscillation, ang resonator sa laser giporma sa natural cleavage surface sa semiconductor crystal isip salamin, kasagaran gi-plate sa tumoy sa kahayag og high reflection multilayer dielectric film, ug ang hamis nga surface gi-plate og reduced reflection film. Para sa Fp cavity (Fabry-Perot cavity) semiconductor laser, ang FP cavity dali ra matukod gamit ang natural cleavage plane nga perpendicular sa pn junction plane sa kristal.
(3) Aron maporma ang usa ka lig-on nga osilasyon, ang laser medium kinahanglan nga makahatag og igo nga dako nga gain aron mabayran ang optical loss nga gipahinabo sa resonator ug ang loss nga gipahinabo sa laser output gikan sa nawong sa lungag, ug kanunay nga madugangan ang light field sa lungag. Kinahanglan kini adunay igo nga kusog nga current injection, nga mao, adunay igo nga particle number inversion, kon mas taas ang degree sa particle number inversion, mas dako ang gain, nga mao, ang kinahanglanon kinahanglan nga makatagbo sa usa ka piho nga current threshold condition. Kung ang laser makaabot sa threshold, ang kahayag nga adunay piho nga wavelength mahimong ma-resonate sa lungag ug mapadako, ug sa katapusan maporma ang usa ka laser ug padayon nga output.

Kinahanglanon sa pasundayag
1. Bandwidth ug rate sa modulasyon: ang mga semiconductor laser ug ang ilang teknolohiya sa modulasyon hinungdanon sa wireless optical communication, ug ang modulation bandwidth ug rate direktang makaapekto sa kalidad sa komunikasyon. Internally modulated laser (direktang gi-modulate nga laser) angay alang sa lain-laing natad sa komunikasyon sa optical fiber tungod sa taas nga tulin nga transmisyon ug mubu nga gasto niini.
2. Mga kinaiya sa spectral ug mga kinaiya sa modulasyon: Mga laser nga giapod-apod nga feedback sa semiconductor(Laser sa DFB) nahimong importante nga tinubdan sa kahayag sa komunikasyon sa optical fiber ug komunikasyon sa kawanangan tungod sa ilang maayo kaayong spectral characteristics ug modulation characteristics.
3. Gasto ug mass production: Ang mga semiconductor laser kinahanglan nga adunay mga bentaha sa mubu nga gasto ug mass production aron matubag ang mga panginahanglanon sa dako nga sukod nga produksiyon ug mga aplikasyon.
4. Konsumo sa kuryente ug kasaligan: Sa mga senaryo sa aplikasyon sama sa mga data center, ang mga semiconductor laser nanginahanglan og ubos nga konsumo sa kuryente ug taas nga kasaligan aron masiguro ang dugay nga lig-on nga operasyon.