Funktionsprinzip vum Halbleiterlaser

Aarbechtsprinzip vunHalbleiterlaser

Als éischt ginn d'Parameterufuerderunge fir Hallefleederlaser agefouert, haaptsächlech mat de folgende Aspekter:
1. Photoelektresch Leeschtung: dorënner d'Aussterbungsverhältnis, d'dynamesch Linnbreet an aner Parameteren, beaflossen dës Parameter direkt d'Leeschtung vu Hallefleederlaseren a Kommunikatiounssystemer.
2. Strukturell Parameteren: wéi Liichtgréisst an -uerdnung, Definitioun vum Extraktiounsende, Installatiounsgréisst a Konturgréisst.
3. Wellelängt: De Wellelängteberäich vum Hallefleiterlaser ass 650~1650nm, an d'Genauegkeet ass héich.
4. Schwellstroum (Ith) a Betribsstroum (lop): Dës Parameter bestëmmen d'Startbedingungen an den Aarbechtszoustand vum Hallefleiterlaser.
5. Leeschtung a Spannung: Duerch d'Miessung vun der Leeschtung, der Spannung an dem Stroum vum Hallefleiterlaser beim Asaz kënne PV-, PI- an IV-Kurven gezeechent ginn, fir hir Aarbechtseigenschaften ze verstoen.

Aarbechtsprinzip
1. Gewënnbedingungen: D'Inversiounsverdeelung vun de Ladungsträger am Lasermedium (aktiv Regioun) gëtt festgeluecht. Am Hallefleeder gëtt d'Energie vun den Elektronen duerch eng Serie vu bal kontinuéierlechen Energieniveauen duergestallt. Dofir muss d'Zuel vun den Elektronen um Enn vum Leetungsband am héijen Energiezoustand vill méi grouss sinn wéi d'Zuel vun de Lächer um ieweschten Deel vum Valenzband am niddregen Energiezoustand tëscht den zwou Energiebandregiounen, fir d'Inversioun vun der Partikelzuel z'erreechen. Dëst gëtt erreecht andeems eng positiv Virspannung op d'Homojunction oder Heterojunction ugewannt gëtt an déi néideg Ladungsträger an déi aktiv Schicht injizéiert ginn, fir Elektronen aus dem Valenzband mat der ënneschter Energie an dat Leetungsband mat der héijer Energie unzeréieren. Wann eng grouss Zuel vun Elektronen am ëmgedréinte Partikelpopulatiounszoustand mat Lächer rekombinéiert, geschitt eng stimuléiert Emissioun.
2. Fir tatsächlech kohärent stimuléiert Stralung ze kréien, muss déi stimuléiert Stralung e puermol am optesche Resonator zréckgeféiert ginn, fir eng Laseroszillatioun ze bilden. De Resonator vum Laser gëtt duerch déi natierlech Spaltfläch vum Hallefleiterkristall als Spigel geformt, normalerweis um Enn vum Liicht mat engem héichreflexiven, méischichtegen dielektresche Film beschichtet, an déi glat Uewerfläch gëtt mat engem reduzéierte Reflexiounsfilm beschichtet. Fir den Fp-Kavitéit (Fabry-Perot-Kavitéit) Hallefleiterlaser kann d'FP-Kavitéit einfach konstruéiert ginn, andeems d'natierlech Spaltfläch senkrecht zur pn-Verbindungsfläch vum Kristall benotzt gëtt.
(3) Fir eng stabil Oszillatioun ze bilden, muss de Lasermedium fäeg sinn, e genuch groussen Verstärkungsgrad ze liwweren, fir den optesche Verloscht, deen duerch de Resonator verursaacht gëtt, an de Verloscht, deen duerch d'Laserausgabe vun der Kavitéitsuewerfläch verursaacht gëtt, ze kompenséieren, an d'Liichtfeld an der Kavitéit stänneg ze erhéijen. Dëst muss eng genuch staark Strouminjektioun hunn, dat heescht, et gëtt genuch Partikelzuelinversioun, wat méi héich de Grad vun der Partikelzuelinversioun ass, wat méi grouss de Verstärkungsgrad ass, dat heescht, d'Ufuerderung muss eng bestëmmte Stroumschwellbedingung erfëllen. Wann de Laser d'Schwell erreecht, kann Liicht mat enger spezifescher Wellelängt an der Kavitéit resonéiert a verstäerkt ginn, a schliisslech e Laser an eng kontinuéierlech Ausgabe bilden.

Leeschtungsufuerderung
1. Modulatiounsbandbreet a -rate: Hallefleederlaser an hir Modulatiounstechnologie si wichteg an der drahtloser optescher Kommunikatioun, an d'Modulatiounsbandbreet a -rate beaflossen direkt d'Kommunikatiounsqualitéit. Intern moduléierte Laser (direkt moduléierte Laser) ass wéinst senger héijer Iwwerdroungsgeschwindegkeet a niddrege Käschte fir verschidde Beräicher vun der Glasfaserkommunikatioun gëeegent.
2. Spektral Charakteristiken a Modulatiounscharakteristiken: Hallefleiter-verdeelt Feedbacklaser (DFB-Laser) sinn wéinst hiren exzellenten Spektralcharakteristiken a Modulatiounseigenschaften zu enger wichteger Liichtquell an der Glasfaserkommunikatioun a Weltraumkommunikatioun ginn.
3. Käschten a Masseproduktioun: Hallefleiterlaser mussen d'Virdeeler vun niddrege Käschten a Masseproduktioun hunn, fir de Bedierfnesser vun der Groussproduktioun an Uwendungen gerecht ze ginn.
4. Stroumverbrauch a Zouverlässegkeet: An Uwendungsszenarien wéi Datenzentren erfuerderen Hallefleiterlaser e niddrege Stroumverbrauch an eng héich Zouverlässegkeet fir e laangfristege stabile Betrib ze garantéieren.