Yarı iletken lazerin çalışma prensibi

Çalışma prensibiyarı iletken lazer

Öncelikle yarı iletken lazerler için parametre gereksinimleri tanıtılmakta olup, esas olarak aşağıdaki hususlar dikkate alınmaktadır:
1. Fotoelektrik performans: Sönme oranı, dinamik hat genişliği ve diğer parametreler, yarı iletken lazerlerin iletişim sistemlerindeki performansını doğrudan etkiler.
2. Yapısal parametreler: Aydınlatma boyutu ve düzenlemesi, çıkarma ucu tanımı, kurulum boyutu ve anahat boyutu gibi.
3. Dalga Boyu: Yarı iletken lazerin dalga boyu aralığı 650~1650nm'dir ve doğruluğu yüksektir.
4. Eşik akımı (Ith) ve çalışma akımı (lop): Bu parametreler yarı iletken lazerin başlangıç ​​koşullarını ve çalışma durumunu belirler.
5. Güç ve voltaj: Çalışma esnasında yarı iletken lazerin gücü, voltajı ve akımı ölçülerek PV, PI ve IV eğrileri çizilerek çalışma karakteristikleri anlaşılabilir.

Çalışma prensibi
1. Kazanç koşulları: Lazer ortamındaki (aktif bölge) yük taşıyıcılarının ters dağılımı belirlenir. Yarı iletkende, elektronların enerjisi neredeyse sürekli bir dizi enerji seviyesiyle temsil edilir. Bu nedenle, yüksek enerji durumunda iletim bandının altındaki elektron sayısı, iki enerji bandı bölgesi arasındaki düşük enerji durumunda değerlik bandının üstündeki delik sayısından çok daha büyük olmalıdır ki parçacık sayısının ters çevrilmesi elde edilebilsin. Bu, homojunksiyona veya heterojunksiyona pozitif bir önyargı uygulanarak ve elektronları düşük enerjili değerlik bandından yüksek enerjili iletim bandına uyarmak için gerekli taşıyıcılar aktif katmana enjekte edilerek elde edilir. Ters parçacık popülasyonu durumundaki çok sayıda elektron deliklerle yeniden birleştiğinde, uyarılmış emisyon meydana gelir.
2. Gerçekten tutarlı uyarılmış radyasyon elde etmek için, uyarılmış radyasyonun lazer salınımı oluşturmak için optik rezonatörde birkaç kez geri beslenmesi gerekir, lazerin rezonatörü, yarı iletken kristalin doğal yarılma yüzeyi tarafından bir ayna olarak oluşturulur, genellikle ışığın ucuna yüksek yansımalı çok katmanlı bir dielektrik film kaplanır ve pürüzsüz yüzey, azaltılmış yansımalı bir filmle kaplanır. Fp boşluğu (Fabry-Perot boşluğu) yarı iletken lazer için, FP boşluğu, kristalin pn bağlantı düzlemine dik doğal yarılma düzlemi kullanılarak kolayca inşa edilebilir.
(3) Kararlı bir salınım oluşturmak için, lazer ortamı rezonatörün neden olduğu optik kaybı ve boşluk yüzeyinden lazer çıkışının neden olduğu kaybı telafi etmek için yeterince büyük bir kazanç sağlayabilmeli ve boşluktaki ışık alanını sürekli olarak artırabilmelidir. Bunun yeterince güçlü bir akım enjeksiyonu olması gerekir, yani yeterli parçacık sayısı ters çevirmesi vardır, parçacık sayısı ters çevirme derecesi ne kadar yüksekse kazanç o kadar büyük olur, yani gereksinim belirli bir akım eşiği koşulunu karşılamalıdır. Lazer eşiğe ulaştığında, belirli bir dalga boyuna sahip ışık boşlukta rezonansa girebilir ve yükseltilebilir ve son olarak bir lazer ve sürekli çıkış oluşturabilir.

Performans gereksinimi
1. Modülasyon bant genişliği ve oranı: Yarı iletken lazerler ve modülasyon teknolojileri kablosuz optik iletişimde çok önemlidir ve modülasyon bant genişliği ve oranı doğrudan iletişim kalitesini etkiler. Dahili olarak modüle edilmiş lazer (doğrudan modüle edilmiş lazer) yüksek hızlı iletim ve düşük maliyeti nedeniyle optik fiber haberleşmede farklı alanlarda kullanılmaya uygundur.
2. Spektral özellikler ve modülasyon özellikleri: Yarı iletken dağıtılmış geribildirim lazerleriDFB lazer) mükemmel spektral karakteristikleri ve modülasyon özellikleri nedeniyle optik fiber iletişiminde ve uzay optik iletişiminde önemli bir ışık kaynağı haline gelmiştir.
3. Maliyet ve seri üretim: Yarı iletken lazerlerin, büyük ölçekli üretim ve uygulama ihtiyaçlarını karşılayabilmesi için düşük maliyet ve seri üretim avantajlarına sahip olması gerekir.
4. Güç tüketimi ve güvenilirlik: Veri merkezleri gibi uygulama senaryolarında, yarı iletken lazerlerin uzun vadeli istikrarlı çalışmasını sağlamak için düşük güç tüketimi ve yüksek güvenilirlik gerekir.