Principio de trabajo del láser de semiconductores

Principio de funcionamiento deláser semiconductor

En primer lugar, se introducen los requisitos de parámetros para los láseres de semiconductores, principalmente incluyendo los siguientes aspectos:
1. Rendimiento fotoeléctrico: incluida la relación de extinción, el ancho de línea dinámico y otros parámetros, estos parámetros afectan directamente el rendimiento de los láseres semiconductores en los sistemas de comunicación.
2. Parámetros estructurales: como tamaño y disposición luminosa, definición de extremo de extracción, tamaño de instalación y tamaño de contorno.
3. Longitud de onda: el rango de longitud de onda del láser semiconductor es 650 ~ 1650 nm, y la precisión es alta.
4. Corriente umbral (ITH) y corriente operativa (LOP): estos parámetros determinan las condiciones de inicio y el estado de trabajo del láser semiconductor.
5. potencia y voltaje: midiendo la potencia, el voltaje y la corriente del láser semiconductor en el trabajo, las curvas PV, PI e IV se pueden dibujar para comprender sus características de trabajo.

Principio de trabajo
1. Condiciones de ganancia: se establece la distribución de inversión de los portadores de carga en el medio láser (región activa). En el semiconductor, la energía de los electrones está representada por una serie de niveles de energía casi continuos. Por lo tanto, el número de electrones en la parte inferior de la banda de conducción en el estado de alta energía debe ser mucho mayor que el número de agujeros en la parte superior de la banda de valencia en el estado de baja energía entre las dos regiones de la banda de energía para lograr la inversión del número de partículas. Esto se logra aplicando un sesgo positivo a la homojuncia o la heterounión e inyectando los portadores necesarios en la capa activa para excitar electrones desde la banda de valencia de energía más baja a la banda de conducción de energía más alta. Cuando se recombina una gran cantidad de electrones en el estado de población de partículas inversas con agujeros, se produce una emisión estimulada.
2. Para obtener realmente la radiación estimulada coherente, la radiación estimulada debe retroceder varias veces en el resonador óptico para formar la oscilación del láser, el resonador del láser está formado por la superficie de escisión natural de la película de escisión natural de la película semiconductora como un espejo, generalmente se plantea en el final de la luz con un flujo multicle de reflexión alto, y la superficie fluida con placa, y la superficie fluida y la superficie reducida con la superficie fluida con el plato reducido. Para el láser semiconductor de la cavidad FP (cavidad Fabry-Perot), la cavidad FP se puede construir fácilmente utilizando el plano de escisión natural perpendicular al plano de unión PN del cristal.
(3) Para formar una oscilación estable, el medio láser debe poder proporcionar una ganancia lo suficientemente grande como para compensar la pérdida óptica causada por el resonador y la pérdida causada por la salida del láser de la superficie de la cavidad, y aumentar constantemente el campo de la luz en la cavidad. Esto debe tener una inyección de corriente lo suficientemente fuerte, es decir, hay suficiente inversión en el número de partículas, cuanto mayor sea el grado de inversión del número de partículas, mayor es la ganancia, es decir, el requisito debe cumplir con una determinada condición umbral actual. Cuando el láser alcanza el umbral, la luz con una longitud de onda específica puede resonarse en la cavidad y amplificarse, y finalmente formar un láser y una salida continua.

Requisito de rendimiento
1. Ancho de banda de modulación y tasa: los láseres de semiconductores y su tecnología de modulación son cruciales en la comunicación óptica inalámbrica, y el ancho de banda de modulación y la tasa afectan directamente la calidad de la comunicación. Láser modulado internamente (láser modulado directamente) es adecuado para diferentes campos en la comunicación de fibra óptica debido a su transmisión de alta velocidad y bajo costo.
2. Características espectrales y características de modulación: láseres de retroalimentación distribuida de semiconductores (Láser DFB) se han convertido en una fuente de luz importante en la comunicación óptica de la fibra y la comunicación óptica del espacio debido a sus excelentes características espectrales y características de modulación.
3. Costo y producción en masa: los láseres de semiconductores deben tener las ventajas de bajo costo y producción en masa para satisfacer las necesidades de la producción y las aplicaciones a gran escala.
4. Consumo de energía y confiabilidad: en escenarios de aplicación, como los centros de datos, los láseres de semiconductores requieren un bajo consumo de energía y una alta confiabilidad para garantizar un funcionamiento estable a largo plazo.