Կիսահաղորդչային լազերի աշխատանքի սկզբունքը

Աշխատանքային սկզբունքըկիսահաղորդչային լազեր

Նախևառաջ ներկայացվում են կիսահաղորդչային լազերների պարամետրերի պահանջները, որոնք հիմնականում ներառում են հետևյալ ասպեկտները՝
1. Ֆոտոէլեկտրական կատարողականություն. ներառյալ մարման հարաբերակցությունը, դինամիկ գծի լայնությունը և այլ պարամետրեր, այս պարամետրերը անմիջականորեն ազդում են կապի համակարգերում կիսահաղորդչային լազերների կատարողականության վրա:
2. Կառուցվածքային պարամետրեր. ինչպիսիք են լուսատուի չափը և դասավորությունը, արդյունահանման ծայրի սահմանումը, տեղադրման չափը և ուրվագծային չափը:
3. Ալիքի երկարություն. Կիսահաղորդչային լազերի ալիքի երկարության միջակայքը 650~1650 նմ է, իսկ ճշգրտությունը՝ բարձր։
4. Սահմանային հոսանք (Ith) և աշխատանքային հոսանք (lop): Այս պարամետրերը որոշում են կիսահաղորդչային լազերի մեկնարկային պայմանները և աշխատանքային վիճակը:
5. Հզորություն և լարում. Չափելով կիսահաղորդչային լազերի աշխատանքի հզորությունը, լարումը և հոսանքը, կարելի է գծել PV, PI և IV կորեր՝ դրանց աշխատանքային բնութագրերը հասկանալու համար։

Աշխատանքային սկզբունքը
1. Ուժեղացման պայմաններ. Լազերային միջավայրում (ակտիվ շրջան) հաստատվում է լիցքակիրների ինվերսիայի բաշխումը: Կիսահաղորդչում էլեկտրոնների էներգիան ներկայացված է գրեթե անընդհատ էներգետիկ մակարդակների շարքով: Հետևաբար, բարձր էներգիայի վիճակում հաղորդականության գոտու ստորին մասում գտնվող էլեկտրոնների քանակը պետք է շատ ավելի մեծ լինի, քան ցածր էներգիայի վիճակում երկու էներգետիկ գոտիների միջև գտնվող վալենտային գոտու վերևում գտնվող անցքերի քանակը՝ մասնիկների թվի ինվերսիային հասնելու համար: Սա իրականացվում է հոմոմիակցման կամ հետերոմիակցման վրա դրական շեղում կիրառելով և անհրաժեշտ կրիչները ակտիվ շերտ ներարկելով՝ էլեկտրոնները ցածր էներգիայի վալենտային գոտուց բարձր էներգիայի հաղորդականության գոտի գրգռելու համար: Երբ հակադարձ մասնիկների պոպուլյացիայի վիճակում գտնվող էլեկտրոնների մեծ քանակը վերամիավորվում է անցքերի հետ, տեղի է ունենում խթանված ճառագայթում:
2. Կոհերենտ խթանված ճառագայթում ստանալու համար խթանված ճառագայթումը պետք է մի քանի անգամ հետադարձվի օպտիկական ռեզոնատորում՝ լազերային տատանում առաջացնելու համար, լազերի ռեզոնատորը ձևավորվում է կիսահաղորդչային բյուրեղի բնական ճեղքման մակերևույթից՝ որպես հայելի, որը սովորաբար լույսի ծայրին պատվում է բարձր անդրադարձման բազմաշերտ դիէլեկտրիկ թաղանթով, իսկ հարթ մակերեսը պատվում է նվազեցված անդրադարձման թաղանթով: Fp խոռոչի (Ֆաբրի-Պերո խոռոչ) կիսահաղորդչային լազերի համար FP խոռոչը կարելի է հեշտությամբ կառուցել՝ օգտագործելով բյուրեղի pn միացման հարթությանը ուղղահայաց բնական ճեղքման հարթությունը:
(3) Կայուն տատանում ստեղծելու համար լազերային միջավայրը պետք է կարողանա ապահովել բավականաչափ մեծ ուժգնացում՝ փոխհատուցելու ռեզոնատորի և խոռոչի մակերևույթից լազերի ելքի պատճառով առաջացած օպտիկական կորուստները, և անընդհատ մեծացնելու խոռոչում լուսային դաշտը։ Սա պետք է ունենա բավականաչափ ուժեղ հոսանքի ներարկում, այսինքն՝ բավարար մասնիկների թվի ինվերսիա լինի, որքան բարձր է մասնիկների թվի ինվերսիայի աստիճանը, այնքան մեծ է ուժգնացումը, այսինքն՝ պահանջը պետք է համապատասխանի որոշակի հոսանքի շեմային պայմանի։ Երբ լազերը հասնում է շեմին, որոշակի ալիքի երկարությամբ լույսը կարող է ռեզոնանսվել խոռոչում և ուժեղացվել, և վերջապես ձևավորել լազեր և անընդհատ ելք։

Կատարողականի պահանջ
1. Մոդուլյացիայի թողունակությունը և արագությունը. կիսահաղորդչային լազերները և դրանց մոդուլյացիայի տեխնոլոգիան կարևոր են անլար օպտիկական կապի մեջ, և մոդուլյացիայի թողունակությունը և արագությունը անմիջականորեն ազդում են կապի որակի վրա: Ներքին մոդուլացված լազեր (ուղղակիորեն մոդուլացված լազեր) հարմար է օպտիկական մանրաթելային կապի տարբեր ոլորտների համար՝ իր բարձր արագության և ցածր գնի շնորհիվ։
2. Սպեկտրալ բնութագրեր և մոդուլյացիայի բնութագրեր. Կիսահաղորդչային բաշխված հետադարձ կապի լազերներ (DFB լազեր) դարձել են կարևոր լույսի աղբյուր օպտիկական մանրաթելային կապի և տիեզերական օպտիկական կապի մեջ՝ իրենց գերազանց սպեկտրալ և մոդուլյացիոն բնութագրերի շնորհիվ։
3. Արժեք և զանգվածային արտադրություն. Կիսահաղորդչային լազերները պետք է ունենան ցածր գնի և զանգվածային արտադրության առավելություններ՝ մեծածավալ արտադրության և կիրառությունների կարիքները բավարարելու համար:
4. Էներգիայի սպառում և հուսալիություն. Կիրառման այնպիսի սցենարներում, ինչպիսիք են տվյալների կենտրոնները, կիսահաղորդչային լազերները պահանջում են ցածր էներգիայի սպառում և բարձր հուսալիություն՝ երկարաժամկետ կայուն աշխատանք ապահովելու համար: