Principe de travail du laser semi-conducteur

Principe de travail delaser semi-conducteur

Tout d'abord, les exigences des paramètres pour les lasers semi-conducteurs sont introduites, y compris principalement les aspects suivants:
1. Performance photoélectrique: y compris le rapport d'extinction, la largeur dynamique de ligne et d'autres paramètres, ces paramètres affectent directement les performances des lasers semi-conducteurs dans les systèmes de communication.
2. Paramètres structurels: tels que la taille et la disposition lumineuses, la définition d'extrémité d'extraction, la taille de l'installation et la taille du contour.
3. Longueur d'onde: La gamme de longueurs d'onde du laser semi-conducteur est de 650 à 1650 nm et la précision est élevée.
4. Courant de seuil (ith) et courant de fonctionnement (LOP): ces paramètres déterminent les conditions de démarrage et l'état de travail du laser semi-conducteur.
5. puissance et tension: en mesurant la puissance, la tension et le courant du laser semi-conducteur au travail, les courbes PV, PI et IV peuvent être attirées pour comprendre leurs caractéristiques de travail.

Principe de travail
1. Conditions de gain: La distribution d'inversion des porteurs de charge dans le milieu laser (région active) est établie. Dans le semi-conducteur, l'énergie des électrons est représentée par une série de niveaux d'énergie presque continus. Par conséquent, le nombre d'électrons au bas de la bande de conduction dans l'état d'énergie élevé doit être beaucoup plus élevé que le nombre de trous en haut de la bande de valence dans l'état de faible énergie entre les deux régions de bande d'énergie pour atteindre l'inversion du nombre de particules. Ceci est réalisé en appliquant un biais positif à l'homojonction ou à l'hétérojonction et en injectant les porteurs nécessaires dans la couche active pour exciter les électrons de la bande de valence énergétique inférieure à la bande de conduction d'énergie supérieure. Lorsqu'un grand nombre d'électrons dans la population de particules inversés se recombine avec des trous, une émission stimulée se produit.
2. Afin d'obtenir réellement un rayonnement stimulé cohérent, le rayonnement stimulé doit être remis plusieurs fois dans le résonateur optique pour former l'oscillation laser, le résonateur du laser est formé par la surface de clivage naturel du cristal semi-conducteur comme un miroir, généralement plaqué à l'extrémité de la lumière avec un film multi-monué à haute voix, et la surface lisse avec un film de reflection élevé. Pour le laser semi-conducteur de la cavité FP (Cavité Fabry-Perot), la cavité FP peut être facilement construite en utilisant le plan de clivage naturel perpendiculaire au plan de jonction PN du cristal.
(3) Afin de former une oscillation stable, le milieu laser doit être en mesure de fournir un gain suffisamment important pour compenser la perte optique causée par le résonateur et la perte causée par la sortie laser de la surface de la cavité et augmenter constamment le champ lumineux dans la cavité. Cela doit avoir une injection de courant suffisamment forte, c'est-à-dire qu'il y a suffisamment d'inversion du nombre de particules, plus le degré d'inversion du nombre de particules est élevé, plus le gain est élevé, c'est-à-dire que l'exigence doit répondre à une certaine condition de seuil de courant. Lorsque le laser atteint le seuil, la lumière avec une longueur d'onde spécifique peut être résonnée dans la cavité et amplifiée, et enfin former un laser et une sortie continue.

Exigence de performance
1. La bande passante et le taux de modulation: les lasers semi-conducteurs et leur technologie de modulation sont cruciaux dans la communication optique sans fil, et la bande passante de modulation et le taux affectent directement la qualité de la communication. Laser modulé en interne (laser directement modulé) convient à différents champs de communication de fibres optiques en raison de sa transmission à grande vitesse et de son faible coût.
2. Caractéristiques spectrales et caractéristiques de modulation: lasers de rétroaction distribuée semi-conducteurs (Laser DFB) sont devenus une source de lumière importante dans la communication optique des fibres et la communication optique de l'espace en raison de leurs excellentes caractéristiques spectrales et caractéristiques de modulation.
3. Coût et production de masse: les lasers semi-conducteurs doivent avoir les avantages du faible coût et de la production de masse pour répondre aux besoins de la production et des applications à grande échelle.
4. Consommation d'énergie et fiabilité: Dans les scénarios d'application tels que les centres de données, les lasers semi-conducteurs nécessitent une faible consommation d'énergie et une forte fiabilité pour assurer un fonctionnement stable à long terme.