หลักการทำงานของเซมิคอนดักเตอร์เลเซอร์

หลักการทำงานของเซมิคอนดักเตอร์เลเซอร์

ก่อนอื่นข้อกำหนดพารามิเตอร์สำหรับเลเซอร์เซมิคอนดักเตอร์จะถูกนำมาใช้เป็นหลักรวมถึงด้านต่อไปนี้:
1. ประสิทธิภาพของโฟโตอิเล็กทริก: รวมถึงอัตราส่วนการสูญพันธุ์, linewidth แบบไดนามิกและพารามิเตอร์อื่น ๆ พารามิเตอร์เหล่านี้ส่งผลโดยตรงต่อประสิทธิภาพของเลเซอร์เซมิคอนดักเตอร์ในระบบการสื่อสาร
2. พารามิเตอร์โครงสร้าง: เช่นขนาดและการจัดเรียง, คำจำกัดความปลายการสกัด, ขนาดการติดตั้งและขนาดเค้าร่าง
3. ความยาวคลื่น: ช่วงความยาวคลื่นของเลเซอร์เซมิคอนดักเตอร์คือ 650 ~ 1650Nm และความแม่นยำสูง
4. Threshold Current (ith) และการดำเนินงานปัจจุบัน (LOP): พารามิเตอร์เหล่านี้กำหนดเงื่อนไขการเริ่มต้นและสถานะการทำงานของเลเซอร์เซมิคอนดักเตอร์
5. พลังงานและแรงดันไฟฟ้า: โดยการวัดพลังงานแรงดันไฟฟ้าและกระแสของเลเซอร์เซมิคอนดักเตอร์ในที่ทำงานเส้นโค้ง PV, PI และ IV สามารถดึงเพื่อทำความเข้าใจลักษณะการทำงานของพวกเขา

หลักการทำงาน
1. เงื่อนไขการได้รับ: การกระจายการผกผันของผู้ให้บริการประจุในตัวกลาง lasing (ภูมิภาคที่ใช้งาน) ถูกสร้างขึ้น ในเซมิคอนดักเตอร์พลังงานของอิเล็กตรอนจะแสดงด้วยระดับพลังงานเกือบต่อเนื่อง ดังนั้นจำนวนอิเล็กตรอนที่ด้านล่างของแถบการนำความร้อนในสถานะพลังงานสูงจะต้องมีขนาดใหญ่กว่าจำนวนหลุมที่ด้านบนของแถบวาเลนซ์ในสถานะพลังงานต่ำระหว่างภูมิภาคพลังงานทั้งสองเพื่อให้ได้การผกผันของจำนวนอนุภาค นี่คือความสำเร็จโดยการใช้อคติเชิงบวกกับ homojunction หรือ heterojunction และการฉีดสายการบินที่จำเป็นเข้าไปในชั้นที่ใช้งานเพื่อกระตุ้นอิเล็กตรอนจากแถบพลังงานต่ำกว่าไปยังแถบการนำพลังงานที่สูงขึ้น เมื่ออิเล็กตรอนจำนวนมากในรัฐอนุภาคที่กลับกันกลับมารวมตัวกันอีกครั้งด้วยหลุมการปล่อยก๊าซถูกกระตุ้นเกิดขึ้น
2. เพื่อให้ได้รังสีกระตุ้นที่สอดคล้องกันการแผ่รังสีที่ถูกกระตุ้นจะต้องได้รับการป้อนกลับหลายครั้งในเรโซเนเตอร์ออปติคัลเพื่อสร้างการแกว่งเลเซอร์เรโซเนเตอร์ของเลเซอร์จะเกิดขึ้นจากพื้นผิวที่แตกแยกตามธรรมชาติของฟิล์มเซมิคอนดักเตอร์ สำหรับเลเซอร์เซมิคอนดักเตอร์ FP (Fabry-perot) เลเซอร์เซมิคอนดักเตอร์, โพรง FP สามารถสร้างได้ง่ายโดยใช้ระนาบความแตกแยกตามธรรมชาติตั้งฉากกับระนาบทางแยก PN ของผลึก
(3) เพื่อสร้างความผันผวนที่มั่นคงตัวกลางเลเซอร์จะต้องสามารถให้กำไรได้มากพอที่จะชดเชยการสูญเสียแสงที่เกิดจากตัวสะท้อนและการสูญเสียที่เกิดจากการเอาท์พุทเลเซอร์จากพื้นผิวโพรงอย่างต่อเนื่องและเพิ่มสนามแสงในโพรงอย่างต่อเนื่อง สิ่งนี้จะต้องมีการฉีดในปัจจุบันที่แข็งแรงพอนั่นคือมีการผกผันของจำนวนอนุภาคเพียงพอเท่าไหร่ระดับการผกผันของจำนวนอนุภาคที่สูงขึ้นยิ่งได้รับมากขึ้นนั่นคือข้อกำหนดจะต้องเป็นไปตามเงื่อนไขเกณฑ์กระแสไฟฟ้าที่แน่นอน เมื่อเลเซอร์ถึงเกณฑ์แสงที่มีความยาวคลื่นเฉพาะสามารถสะท้อนกลับในโพรงและขยายและในที่สุดก็กลายเป็นเลเซอร์และเอาต์พุตอย่างต่อเนื่อง

ข้อกำหนดด้านประสิทธิภาพ
1. แบนด์วิดธ์และอัตราการมอดูเลต: เลเซอร์เซมิคอนดักเตอร์และเทคโนโลยีการมอดูเลตของพวกเขามีความสำคัญในการสื่อสารด้วยแสงไร้สายและแบนด์วิดธ์มอดูเลตและอัตราที่ส่งผลโดยตรงต่อคุณภาพการสื่อสาร เลเซอร์มอดูเลตภายใน (เลเซอร์มอดูเลตโดยตรง) เหมาะสำหรับสาขาที่แตกต่างกันในการสื่อสารด้วยแสงไฟเบอร์เนื่องจากการส่งผ่านความเร็วสูงและต้นทุนต่ำ
2. ลักษณะสเปกตรัมและลักษณะการปรับ: เซมิคอนดักเตอร์กระจายเลเซอร์ตอบรับ (เลเซอร์ DFB) ได้กลายเป็นแหล่งกำเนิดแสงที่สำคัญในการสื่อสารด้วยแสงไฟเบอร์และการสื่อสารด้วยแสงอวกาศเนื่องจากลักษณะสเปกตรัมที่ยอดเยี่ยมและลักษณะการมอดูเลต
3. ต้นทุนและการผลิตจำนวนมาก: เลเซอร์เซมิคอนดักเตอร์จำเป็นต้องมีข้อได้เปรียบของต้นทุนต่ำและการผลิตจำนวนมากเพื่อตอบสนองความต้องการของการผลิตและการใช้งานขนาดใหญ่
4. การใช้พลังงานและความน่าเชื่อถือ: ในสถานการณ์แอปพลิเคชันเช่นศูนย์ข้อมูลเลเซอร์เซมิคอนดักเตอร์ต้องการการใช้พลังงานต่ำและความน่าเชื่อถือสูงเพื่อให้แน่ใจว่าการทำงานที่มั่นคงในระยะยาว