ნახევარგამტარული ლაზერის მუშაობის პრინციპი

მუშაობის პრინციპინახევარგამტარული ლაზერი

უპირველეს ყოვლისა, შემოღებულია ნახევარგამტარული ლაზერების პარამეტრების მოთხოვნები, ძირითადად შემდეგი ასპექტების ჩათვლით:
1. ფოტოელექტრული შესრულება: ჩაქრობის კოეფიციენტის, დინამიური ხაზის სიგანისა და სხვა პარამეტრების ჩათვლით, ეს პარამეტრები პირდაპირ გავლენას ახდენს ნახევარგამტარული ლაზერების მუშაობაზე საკომუნიკაციო სისტემებში.
2. სტრუქტურული პარამეტრები: როგორიც არის მანათობელი ზომა და განლაგება, ამოღების ბოლოს განსაზღვრა, ინსტალაციის ზომა და კონტურის ზომა.
3. ტალღის სიგრძე: ნახევარგამტარული ლაზერის ტალღის სიგრძის დიაპაზონი არის 650~1650 ნმ და სიზუსტე მაღალია.
4. ზღვრული დენი (Ith) და მოქმედი დენი (lop): ეს პარამეტრები განსაზღვრავს ნახევარგამტარული ლაზერის გაშვების პირობებს და სამუშაო მდგომარეობას.
5. სიმძლავრე და ძაბვა: სამუშაოზე ნახევარგამტარული ლაზერის სიმძლავრის, ძაბვისა და დენის გაზომვით შესაძლებელია PV, PI და IV მრუდების დახატვა მათი მუშაობის მახასიათებლების გასაგებად.

მუშაობის პრინციპი
1. მოპოვების პირობები: დადგენილია მუხტის მატარებლების ინვერსიული განაწილება ლაზინგ გარემოში (აქტიურ რეგიონში). ნახევარგამტარში ელექტრონების ენერგია წარმოდგენილია ენერგიის თითქმის უწყვეტი დონეების სერიით. ამიტომ, ელექტრონების რაოდენობა გამტარობის ზოლის ქვედა ნაწილში მაღალ ენერგეტიკულ მდგომარეობაში უნდა იყოს ბევრად მეტი, ვიდრე ხვრელების რაოდენობა ვალენტურობის დიაპაზონის ზედა ნაწილში დაბალი ენერგიის მდგომარეობაში ორ ენერგეტიკულ ზონას შორის, რათა მიაღწიოს ინვერსიას. ნაწილაკების ნომერი. ეს მიიღწევა პოზიტიური მიკერძოების გამოყენებით ჰომოკავშირის ან ჰეტეროჯუნქციის მიმართ და საჭირო მატარებლების შეყვანით აქტიურ ფენაში ელექტრონების აღგზნებით ქვედა ენერგიის ვალენტობის ზოლიდან უფრო მაღალი ენერგიის გამტარობის ზოლში. როდესაც შებრუნებული ნაწილაკების პოპულაციის მდგომარეობაში მყოფი ელექტრონების დიდი რაოდენობა რეკომბინირებულია ხვრელებთან, ხდება სტიმულირებული ემისია.
2. იმისთვის, რომ რეალურად მივიღოთ თანმიმდევრული სტიმულირებული გამოსხივება, სტიმულირებული გამოსხივება რამდენჯერმე უნდა შემობრუნდეს ოპტიკურ რეზონატორში ლაზერული რხევის შესაქმნელად, ლაზერის რეზონატორი წარმოიქმნება ნახევარგამტარული ბროლის ბუნებრივი გაყოფის ზედაპირით, როგორც სარკე. მოოქროვილი შუქის ბოლოზე მაღალი არეკვლის მრავალშრიანი დიელექტრიკული ფირით, ხოლო გლუვი ზედაპირი მოოქროვილია შემცირებული ამრეკლი ფირით. Fp ღრუს (ფაბრი-პეროს ღრუს) ნახევარგამტარული ლაზერისთვის, FP ღრუს ადვილად აშენება შესაძლებელია ბროლის pn შეერთების სიბრტყის პერპენდიკულარული ბუნებრივი გაყოფის სიბრტყის გამოყენებით.
(3) სტაბილური რხევის ფორმირებისთვის, ლაზერულ გარემოს უნდა შეეძლოს უზრუნველყოს საკმარისად დიდი მომატება რეზონატორის მიერ გამოწვეული ოპტიკური დანაკარგისა და ღრუს ზედაპირიდან ლაზერის გამომავალი დანაკარგის კომპენსაციისთვის და მუდმივად გაზარდოს სინათლის ველი ღრუში. მას უნდა ჰქონდეს საკმარისად ძლიერი დენის ინექცია, ანუ არის საკმარისი ნაწილაკების რიცხვის ინვერსია, რაც უფრო მაღალია ნაწილაკების რიცხვის ინვერსიის ხარისხი, მით მეტია მოგება, ანუ მოთხოვნა უნდა აკმაყოფილებდეს დენის გარკვეულ ზღვარს. როდესაც ლაზერი მიაღწევს ზღურბლს, კონკრეტული ტალღის სიგრძის სინათლე შეიძლება რეზონანსული იყოს ღრუში და გაძლიერდეს და საბოლოოდ შექმნას ლაზერი და უწყვეტი გამომავალი.

შესრულების მოთხოვნა
1. მოდულაციის სიჩქარე და სიჩქარე: ნახევარგამტარული ლაზერები და მათი მოდულაციის ტექნოლოგია გადამწყვეტია უსადენო ოპტიკურ კომუნიკაციაში და მოდულაციის გამტარობა და სიჩქარე პირდაპირ გავლენას ახდენს კომუნიკაციის ხარისხზე. შიდა მოდულირებული ლაზერი (პირდაპირ მოდულირებული ლაზერი) შესაფერისია ოპტიკურ ბოჭკოვანი კომუნიკაციის სხვადასხვა სფეროსთვის მისი მაღალი სიჩქარით გადაცემის და დაბალი ღირებულების გამო.
2. სპექტრული მახასიათებლები და მოდულაციის მახასიათებლები: ნახევარგამტარული განაწილებული უკუკავშირის ლაზერები (DFB ლაზერი) გახდა მნიშვნელოვანი სინათლის წყარო ოპტიკურ ბოჭკოვან კომუნიკაციაში და კოსმოსურ ოპტიკურ კომუნიკაციაში მათი შესანიშნავი სპექტრალური მახასიათებლებისა და მოდულაციის მახასიათებლების გამო.
3. ღირებულება და მასობრივი წარმოება: ნახევარგამტარულ ლაზერებს უნდა ჰქონდეთ დაბალი ღირებულების და მასობრივი წარმოების უპირატესობები, რათა დააკმაყოფილონ ფართომასშტაბიანი წარმოებისა და აპლიკაციების საჭიროებები.
4. ენერგიის მოხმარება და საიმედოობა: აპლიკაციის სცენარებში, როგორიცაა მონაცემთა ცენტრები, ნახევარგამტარული ლაზერები საჭიროებენ ენერგიის დაბალ მოხმარებას და მაღალ საიმედოობას გრძელვადიანი სტაბილური მუშაობის უზრუნველსაყოფად.