Կիսահաղորդչային լազերի աշխատանքի սկզբունքը

Աշխատանքի սկզբունքըկիսահաղորդչային լազեր

Նախ և առաջ ներկայացվում են կիսահաղորդչային լազերների պարամետրային պահանջները, որոնք հիմնականում ներառում են հետևյալ ասպեկտները.
1. Ֆոտոէլեկտրական կատարում. ներառյալ մարման հարաբերակցությունը, դինամիկ գծի լայնությունը և այլ պարամետրերը, այս պարամետրերն ուղղակիորեն ազդում են կիսահաղորդչային լազերների աշխատանքի վրա կապի համակարգերում:
2. Կառուցվածքային պարամետրեր. ինչպիսիք են լուսավոր չափը և դասավորությունը, արդյունահանման վերջի սահմանումը, տեղադրման չափը և ուրվագծային չափը:
3. Ալիքի երկարություն. Կիսահաղորդչային լազերի ալիքի երկարությունը 650~1650նմ է, իսկ ճշգրտությունը բարձր է:
4. Շեմային հոսանքը (Ith) և գործառնական հոսանքը (lop): Այս պարամետրերը որոշում են կիսահաղորդչային լազերի գործարկման պայմանները և աշխատանքային վիճակը:
5. Հզորությունը և լարումը. Չափելով կիսահաղորդչային լազերի հզորությունը, լարումը և հոսանքը աշխատանքի ընթացքում, PV, PI և IV կորերը կարող են գծվել՝ հասկանալու համար դրանց աշխատանքային բնութագրերը:

Աշխատանքի սկզբունքը
1. Շահույթի պայմաններ. Սահմանված է լիցքակիրների ինվերսիոն բաշխումը լազինգային միջավայրում (ակտիվ շրջան): Կիսահաղորդիչում էլեկտրոնների էներգիան ներկայացված է էներգիայի գրեթե շարունակական մակարդակներով: Հետևաբար, հաղորդման գոտու ներքևի մասում էլեկտրոնների թիվը բարձր էներգիայի վիճակում պետք է լինի շատ ավելի մեծ, քան երկու էներգետիկ գոտիների միջև ցածր էներգիայի վիճակում գտնվող անցքերի թիվը, որպեսզի հասնենք ինվերսիային: մասնիկի համարը. Սա ձեռք է բերվում՝ կիրառելով դրական կողմնակալություն հոմոհանգույցին կամ հետերանջին և անհրաժեշտ կրիչները ներարկելով ակտիվ շերտ՝ էներգիայի ցածր վալենտային գոտու էլեկտրոնները գրգռելու ավելի բարձր էներգիայի հաղորդման գոտի: Երբ հակադարձ մասնիկների պոպուլյացիայի վիճակում գտնվող մեծ թվով էլեկտրոններ վերամիավորվում են անցքերի հետ, տեղի է ունենում խթանված արտանետում:
2. Իրականում համահունչ գրգռված ճառագայթում ստանալու համար գրգռված ճառագայթումը պետք է մի քանի անգամ հետ սնվի օպտիկական ռեզոնատորում՝ լազերային տատանում ձևավորելու համար, լազերի ռեզոնատորը ձևավորվում է կիսահաղորդչային բյուրեղի բնական ճեղքման մակերևույթից՝ որպես հայելի, սովորաբար։ Լույսի ծայրին պատված է բարձր անդրադարձնող բազմաշերտ դիէլեկտրիկ թաղանթով, իսկ հարթ մակերեսը պատված է ռեֆլեկտիվ թաղանթով: Fp խոռոչի (Fabry-Pero cavity) կիսահաղորդչային լազերի համար FP խոռոչը հեշտությամբ կարելի է կառուցել՝ օգտագործելով բյուրեղի pn միացման հարթությանը ուղղահայաց բնական ճեղքման հարթությունը:
(3) Կայուն տատանում ձևավորելու համար լազերային միջավայրը պետք է կարողանա ապահովել բավականաչափ մեծ շահույթ՝ փոխհատուցելու ռեզոնատորի պատճառած օպտիկական կորուստը և խոռոչի մակերեսից լազերային ելքի հետևանքով առաջացած կորուստը և անընդհատ մեծացնել լույսի դաշտը խոռոչում. Սա պետք է ունենա բավականաչափ ուժեղ հոսանքի ներարկում, այսինքն՝ կա բավականաչափ մասնիկների թվի ինվերսիա, որքան բարձր է մասնիկների թվի ինվերսիայի աստիճանը, այնքան մեծ է շահույթը, այսինքն՝ պահանջը պետք է համապատասխանի որոշակի ընթացիկ շեմի պայմանին: Երբ լազերը հասնում է շեմին, որոշակի ալիքի երկարությամբ լույսը կարող է ռեզոնանսվել խոռոչում և ուժեղանալ, և վերջապես ձևավորել լազերային և շարունակական ելք:

Կատարման պահանջ
1. Մոդուլյացիայի թողունակություն և արագություն. կիսահաղորդչային լազերները և դրանց մոդուլյացիայի տեխնոլոգիաները կարևոր նշանակություն ունեն անլար օպտիկական հաղորդակցության մեջ, և մոդուլյացիայի թողունակությունը և արագությունը ուղղակիորեն ազդում են կապի որակի վրա: Ներքին մոդուլացված լազեր (ուղղակիորեն մոդուլացված լազեր) հարմար է օպտիկամանրաթելային հաղորդակցության տարբեր ոլորտների համար՝ իր բարձր արագությամբ փոխանցման և ցածր գնի պատճառով:
2. Սպեկտրային բնութագրեր և մոդուլյացիայի բնութագրիչներ. կիսահաղորդչային բաշխված հետադարձ լազերներ (DFB լազեր) դարձել են լույսի կարևոր աղբյուր օպտիկամանրաթելային հաղորդակցության և տիեզերական օպտիկական հաղորդակցության մեջ՝ իրենց գերազանց սպեկտրային բնութագրերի և մոդուլյացիայի բնութագրերի պատճառով։
3. Արժեքը և զանգվածային արտադրությունը. Կիսահաղորդչային լազերները պետք է ունենան ցածր գնով և զանգվածային արտադրության առավելություններ՝ բավարարելու լայնածավալ արտադրության և կիրառման կարիքները:
4. Էլեկտրաէներգիայի սպառում և հուսալիություն. կիրառական սցենարներում, ինչպիսիք են տվյալների կենտրոնները, կիսահաղորդչային լազերները պահանջում են ցածր էներգիայի սպառում և բարձր հուսալիություն՝ երկարաժամկետ կայուն աշխատանք ապահովելու համար: