Karatteristiċi tal-Lejżers

Tul tal-mewġ tal-emissjoni

Il-emissjoniwavelength ta 'lejżer jiddependi fuq l-enerġija rilaxxata meta transizzjonijiet ta' elettron mill-faxxa ta 'konduzzjoni għall-faxxa ta' valenza, li hija bejn wieħed u ieħor ugwali għad-distakk tal-medda E (eV).

hf=E_g--(3.4)

Peress li c=f, fejn f u λ huma l-frekwenza u t-tul tal-mewġ tad-dawl emess, rispettivament, c=3 × 10⁻³ m/s, h=6.628 × 10⁻³ J·s, u 1 eV=1.60 × 10⁻¹ J, li tissostitwixxi fl-ekwazzjoni (3:-4) yield (3:-4)

Peress li l-bandgap huwa relatat mal-kompożizzjoni u l-kontenut ta 'materjali semikondutturi, lasers b'tul ta' mewġ ta 'emissjoni differenti jistgħu jsiru bbażati fuq dan il-prinċipju.

Karatteristiċi tal-limitu (karatteristiċi P-I)

Għal-lejżers, meta l-kurrent 'il quddiem applikat jilħaq ċertu valur, il-qawwa ottika tal-ħruġ tiżdied f'daqqa, u tirriżulta f'oxxillazzjoni tal-lejżer. Dan il-kurrent jissejjaħ il-kurrent limitu, indikat b'ε. Il-kurva karatteristika tal-output ta 'lejżer semikonduttur tipiku hija murija fil-Figura 3-6. Għal tħaddim stabbli u affidabbli, iktar ma jkun baxx il-limitu tal-kurrent, aħjar.

Figura 3-6 Kurvi karatteristiċi tal-ħruġ ta' laser tipiku

Karatteristiċi spettrali

Il-karatteristiċi spettrali ta 'lejżer huma ddeterminati primarjament mill-modi lonġitudinali tiegħu. Kurvi spettrali tipiċi għal lejżers b'ħafna-modalità u-modalità waħda huma murija fil-Figuri 3-7a u 3-7b. Hawnhekk, λ₀jirrappreżenta l-wavelength li jikkorrispondi mal-quċċata tal-modalità lonġitudinali b'qawwa radjanti massima, imsejjaħ il-wavelength tal-quċċata, tipikament 850 nm, 1310 nm, u 1550 nm; Δλ_Ahija l-wisa 'spettrali tal-lejżer, definita bħala l-wisa' tal-wavelength li tikkorrispondi għall-envelop tal-modalità lonġitudinali li jonqos għal nofs il-valur massimu tiegħu, magħruf ukoll bħala l-wisa 'sħiħ f'nofs wisa' spettrali massimu (FWHM). Il-wisa' spettrali ta' laser ta'-modalità waħda tissejjaħ ukoll il-wisa' tal-linja. L-invilupp spettrali ta' laser multi-modalità ġeneralment fih 3-5 modi lonġitudinali, b'valur Δλ ta' bejn wieħed u ieħor 3-5 mm; laser single-mode tajjeb għandu valur Δλ ta 'madwar 0.1 nm, jew saħansitra iżgħar. Δλ huwa l-intervall tal-wavelength bejn żewġ punti fuq il-linja spettrali fejn il-qawwa radjanti spettrali ta 'modalità lonġitudinali hija nofs il-valur massimu tagħha.

Figura 3-7 Karatteristiċi spettrali tal-lejżer

Għal lejżer b'modalità-lonġitudinali-waħda, il-proporzjon ta' soppressjoni tal-modalità tal-ġenb-(MSR) huwa definit bħala l-proporzjon tal-qawwa tal-modalità prinċipali P₀għan-naħa sekondarja-potenza tal-modalità P₀, u hija miżura tal-purità armonika tal-laser.

MSR=10lg(3-6) L-ispettru tal-emissjoni tal-lejżer jinbidel bil-kundizzjonijiet tat-tħaddim. Meta l-kurrent ta 'l-injezzjoni jkun taħt il-kurrent tal-limitu, il-lejżer jarmi fluworexxenza bi spettru wiesa'; meta l-kurrent jiżdied sal-limitu tal-kurrent, l-ispettru f'daqqa tidjieq, l-intensità tiżdied, u jseħħ lasing; meta l-kurrent ta 'l-injezzjoni jkompli jiżdied, il-qligħ tal-modalità prinċipali jiżdied, filwaqt li l-qligħ tal-modi tal-ġenb-jonqos, in-numru ta' modi ta 'oxxillazzjoni jonqos, u fl-aħħar nett, jidher laser tal-modalità lonġitudinali-wieħed. Ir-relazzjoni bejn l-ispettru tal-ħruġ tal-lejżer u l-kurrent tal-injezzjoni tidher fil-Figura 3-8.

Figura 3-8 Relazzjoni bejn l-ispettru tal-ħruġ tal-lejżer u l-kurrent tal-injezzjoni

Il-wisa 'spettrali tista' tkun rappreżentata wkoll bil-frekwenza. Ibbażat fuq ir-relazzjoni bejn il-frekwenza u l-wavelength, nistgħu niksbu:

Effiċjenza fotoelettrika

L-effiċjenza fotoelettrika hija l-proporzjon tal-qawwa elettrika għall-qawwa ottika. Jista' jiġi espress f'diversi modi:

(1) Effiċjenza quantum interna Lejżers jarmu dawl permezz tar-rikombinazzjoni ta 'elettroni u toqob injettati fis-saff attiv, iżda mhux l-elettroni u t-toqob injettati kollha jistgħu jgħaddu minn rikombinazzjoni radjattiva. L-effiċjenza quantum interna tirrappreżenta l-proporzjon tan-numru ta' fotoni ġġenerati fis-saff attiv għan-numru ta' pari ta' toqba ta' elettroni injettati, jiġifieri, in-numru ta' fotoni ġġenerati għal kull unità ta' ħin - in-numru ta' pari ta' elettroni injettati-toqba għal kull unità ta' ħin.

(2) Effiċjenza quantum esterna L-effiċjenza quantum interna tal-lejżers tista 'ssir għolja ħafna, xi wħud saħansitra toqrob il-100%, iżda n-numru attwali ta' fotoni emessi minn laser huwa ħafna inqas min-numru ta 'fotoni ġenerati fis-saff attiv. Dan huwa parzjalment minħabba li l-fotoni ġġenerati fir-reġjun li jarmi huma assorbiti minn materjali oħra, u parzjalment minħabba li l-effett tal-waveguide tal-junction PN inaqqas ħafna n-numru ta 'fotoni li jistgħu jaħarbu mill-interface. Għalhekk, l-effiċjenza quantum esterna, jiġifieri l-effiċjenza totali, hija definita bħala: (3-8) in-numru ta 'fotoni emessi r - in-numru ta' pari ta 'elettron-toqba injettati għal kull unità ta' ħin. (3-9)

Karatteristiċi tat-temperatura

Il-karatteristiċi tal-kurrent limitu tal-laser u l-qawwa ottika tal-ħruġ bħala funzjoni tat-temperatura huma magħrufa bħala karatteristiċi tat-temperatura. Il-kurva li turi l-limitu tal-kurrent tal-lejżer kontra t-temperatura tidher fil-Figura 3-9. Kif jidher mill-figura, il-limitu tal-kurrent jiżdied maż-żieda fit-temperatura.

Biex tindirizza s-sensittività tat-temperatura tal-laser, il-kumpens tat-temperatura jista 'jiġi implimentat fiċ-ċirkwit tas-sewqan, jew apparat li jkessaħ jista' jintuża biex tinżamm l-istabbiltà tat-temperatura tal-apparat. Tipikament, il-lejżer huwa ppakkjat flimkien ma 'termistor, apparat li jkessaħ semikonduttur, eċċ., biex jifforma komponent.

It-termistor jintuża biex jiskopri t-temperatura tal-apparat u jikkontrolla l-apparat li jkessaħ, u jikseb kontroll awtomatiku tat-temperatura ta' feedback negattiv b'ċirku magħluq-.

Lejżer feedback imqassam

Lejżers b'rispons distribwit (DFB-LDs) huma tip ta' lejżer li kapaċi jiġġenera lejżers b'modalità waħda kkontrollati b'mod dinamiku, magħrufa wkoll bħala lejżers b'modalità waħda dinamika, li jfisser li huma lejżers semikondutturi li xorta jistgħu joperaw f'modalità waħda taħt modulazzjoni ta'-veloċità għolja. Dawn huma mibnija bl-inċiżjoni ta 'ħakk perjodiku korrugat ħdejn is-saff attiv, li jipprovdi amplifikazzjoni ottika, f'lejżer heterojunction. Dijagramma skematika ta 'struttura tal-lejżer ta' feedback distribwit tidher fil-Figura 3-10.

Figura 3-10 Dijagramma skematika tal-istruttura distribwita kontra l-lejżer