반도체 레이저의 작동 원리

작동 원리반도체 레이저

우선, 주로 다음과 같은 측면을 포함하여 반도체 레이저에 대한 매개변수 요구 사항이 소개됩니다.
1. 광전 성능: 소광비, 동적 선폭 및 기타 매개변수를 포함한 이러한 매개변수는 통신 시스템에서 반도체 레이저의 성능에 직접적인 영향을 미칩니다.
2. 구조적 매개변수: 발광 크기 및 배열, 추출 끝 정의, 설치 크기 및 외형 크기와 같은.
3. 파장: 반도체 레이저의 파장 범위는 650~1650nm이며 정확도가 높습니다.
4. 임계 전류(Ith) 및 작동 전류(lop): 이 매개변수는 반도체 레이저의 시동 조건과 작동 상태를 결정합니다.
5. 전력 및 전압: 작업 중인 반도체 레이저의 전력, 전압 및 전류를 측정하여 PV, PI 및 IV 곡선을 그려서 작동 특성을 이해할 수 있습니다.

작동 원리
1. 이득 조건: 레이저 매질(활성 영역)에서 전하 캐리어의 반전 분포가 설정됩니다. 반도체에서 전자의 에너지는 일련의 거의 연속적인 에너지 준위로 표현됩니다. 따라서 두 에너지 밴드 사이의 반전을 달성하려면 고에너지 상태의 전도대 하단에 있는 전자 수는 저에너지 상태의 가전자대 상단에 있는 정공 수보다 훨씬 커야 합니다. 입자 수. 이는 동종접합 또는 이종접합에 양의 바이어스를 적용하고 필요한 캐리어를 활성층에 주입하여 낮은 에너지 원자가 대역에서 높은 에너지 전도 대역으로 전자를 여기시킴으로써 달성됩니다. 역방향 입자 밀도 상태의 많은 수의 전자가 정공과 재결합하면 유도 방출이 발생합니다.
2. 실제로 응집성 자극 방사선을 얻으려면 자극 방사선이 광학 공진기에서 여러 번 피드백되어 레이저 발진을 형성해야 하며, 레이저 공진기는 일반적으로 반도체 결정의 자연 벽개 표면에 의해 거울처럼 형성됩니다. 빛의 끝 부분에는 고반사 다층 유전막을 도금하고, 매끄러운 표면에는 저반사막을 도금합니다. Fp 캐비티(Fabry-Perot 캐비티) 반도체 레이저의 경우 결정의 pn 접합면에 수직인 자연 벽개면을 사용하여 FP 캐비티를 쉽게 구성할 수 있습니다.
(3) 안정된 발진을 형성하기 위해서는 레이저 매질이 공진기에 의한 광손실과 캐비티 표면으로부터의 레이저 출력에 의한 손실을 보상할 수 있을 만큼 충분히 큰 이득을 제공할 수 있어야 하며, 캐비티의 라이트 필드. 이는 충분히 강한 전류 주입을 가져야 합니다. 즉, 입자 수 반전이 충분해야 하며, 입자 수 반전 정도가 높을수록 이득도 커집니다. 즉, 요구 사항은 특정 전류 임계값 조건을 충족해야 합니다. 레이저가 임계값에 도달하면 특정 파장의 빛이 공동에서 공명하여 증폭되어 최종적으로 레이저와 연속 출력을 형성할 수 있습니다.

성능 요구 사항
1. 변조 대역폭 및 속도: 반도체 레이저와 그 변조 기술은 무선 광통신에서 매우 중요하며 변조 대역폭과 속도는 통신 품질에 직접적인 영향을 미칩니다. 내부 변조 레이저(직접 변조 레이저)는 전송 속도가 빠르고 비용이 저렴하기 때문에 광섬유 통신의 다양한 분야에 적합합니다.
2. 스펙트럼 특성 및 변조 특성: 반도체 분산 피드백 레이저(DFB 레이저)은 뛰어난 분광특성과 변조특성으로 인해 광섬유통신과 우주광통신에서 중요한 광원이 되었습니다.
3. 비용 및 대량 생산: 반도체 레이저는 대규모 생산 및 응용 요구를 충족하기 위해 저비용 및 대량 생산의 이점을 가져야 합니다.
4. 전력 소비 및 신뢰성: 데이터 센터와 같은 응용 시나리오에서 반도체 레이저는 장기적으로 안정적인 작동을 보장하기 위해 낮은 전력 소비와 높은 신뢰성을 요구합니다.