സെമികണ്ടക്ടർ ലേസറിന്റെ പ്രവർത്തന തത്വം

പ്രവർത്തന തത്വംഅർദ്ധചാലക ലേസർ

ഒന്നാമതായി, സെമികണ്ടക്ടർ ലേസറുകൾക്കുള്ള പാരാമീറ്റർ ആവശ്യകതകൾ അവതരിപ്പിക്കുന്നു, പ്രധാനമായും ഇനിപ്പറയുന്ന വശങ്ങൾ ഉൾപ്പെടെ:
1. ഫോട്ടോഇലക്ട്രിക് പ്രകടനം: വംശനാശ അനുപാതം, ഡൈനാമിക് ലൈൻവിഡ്ത്ത്, മറ്റ് പാരാമീറ്ററുകൾ എന്നിവയുൾപ്പെടെ, ഈ പാരാമീറ്ററുകൾ ആശയവിനിമയ സംവിധാനങ്ങളിലെ അർദ്ധചാലക ലേസറുകളുടെ പ്രകടനത്തെ നേരിട്ട് ബാധിക്കുന്നു.
2. ഘടനാപരമായ പാരാമീറ്ററുകൾ: തിളക്കമുള്ള വലുപ്പവും ക്രമീകരണവും, എക്‌സ്‌ട്രാക്ഷൻ അവസാന നിർവചനം, ഇൻസ്റ്റാളേഷൻ വലുപ്പം, ഔട്ട്‌ലൈൻ വലുപ്പം എന്നിവ.
3. തരംഗദൈർഘ്യം: സെമികണ്ടക്ടർ ലേസറിന്റെ തരംഗദൈർഘ്യ പരിധി 650~1650nm ആണ്, കൃത്യത ഉയർന്നതാണ്.
4. ത്രെഷോൾഡ് കറന്റും (Ith) ഓപ്പറേറ്റിംഗ് കറന്റും (LOP) : ഈ പാരാമീറ്ററുകളാണ് സെമികണ്ടക്ടർ ലേസറിന്റെ സ്റ്റാർട്ടപ്പ് അവസ്ഥകളും പ്രവർത്തന നിലയും നിർണ്ണയിക്കുന്നത്.
5. പവറും വോൾട്ടേജും: പ്രവർത്തിക്കുന്ന സെമികണ്ടക്ടർ ലേസറിന്റെ പവർ, വോൾട്ടേജ്, കറന്റ് എന്നിവ അളക്കുന്നതിലൂടെ, അവയുടെ പ്രവർത്തന സവിശേഷതകൾ മനസ്സിലാക്കാൻ PV, PI, IV വളവുകൾ വരയ്ക്കാൻ കഴിയും.

പ്രവർത്തന തത്വം
1. ഗെയിൻ അവസ്ഥകൾ: ലേസിംഗ് മീഡിയത്തിൽ (സജീവ മേഖല) ചാർജ് കാരിയറുകളുടെ വിപരീത വിതരണം സ്ഥാപിക്കപ്പെടുന്നു. അർദ്ധചാലകത്തിൽ, ഇലക്ട്രോണുകളുടെ ഊർജ്ജത്തെ ഏതാണ്ട് തുടർച്ചയായ ഊർജ്ജ നിലകളുടെ ഒരു പരമ്പരയാണ് പ്രതിനിധീകരിക്കുന്നത്. അതിനാൽ, ഉയർന്ന ഊർജ്ജ അവസ്ഥയിൽ ചാലക ബാൻഡിന്റെ അടിയിലുള്ള ഇലക്ട്രോണുകളുടെ എണ്ണം, രണ്ട് ഊർജ്ജ ബാൻഡ് മേഖലകൾക്കിടയിലുള്ള താഴ്ന്ന ഊർജ്ജ അവസ്ഥയിലെ വാലൻസ് ബാൻഡിന്റെ മുകളിലുള്ള ദ്വാരങ്ങളുടെ എണ്ണത്തേക്കാൾ വളരെ വലുതായിരിക്കണം, കണികാ സംഖ്യയുടെ വിപരീതം കൈവരിക്കുന്നതിന്. ഹോമോജംഗ്ഷനിലേക്കോ ഹെറ്ററോജംഗ്ഷനിലേക്കോ ഒരു പോസിറ്റീവ് ബയസ് പ്രയോഗിച്ചും, താഴ്ന്ന ഊർജ്ജ വാലൻസ് ബാൻഡിൽ നിന്ന് ഉയർന്ന ഊർജ്ജ ചാലക ബാൻഡിലേക്ക് ഇലക്ട്രോണുകളെ ഉത്തേജിപ്പിക്കുന്നതിന് ആവശ്യമായ കാരിയറുകൾ സജീവ പാളിയിലേക്ക് കുത്തിവച്ചും ഇത് നേടാനാകും. വിപരീത കണിക ജനസംഖ്യാ അവസ്ഥയിലുള്ള ഒരു വലിയ എണ്ണം ഇലക്ട്രോണുകൾ ദ്വാരങ്ങളുമായി വീണ്ടും സംയോജിക്കുമ്പോൾ, ഉത്തേജിത ഉദ്വമനം സംഭവിക്കുന്നു.
2. യഥാർത്ഥത്തിൽ കോഹെറന്റ് സ്റ്റിമുലേറ്റഡ് റേഡിയേഷൻ ലഭിക്കുന്നതിന്, ലേസർ ആന്ദോളനം രൂപപ്പെടുത്തുന്നതിന്, ഉത്തേജിത വികിരണം ഒപ്റ്റിക്കൽ റെസൊണേറ്ററിൽ പലതവണ തിരികെ നൽകണം, ലേസർ ആന്ദോളനം രൂപപ്പെടുത്തണം, ലേസറിന്റെ റെസൊണേറ്റർ സെമികണ്ടക്ടർ ക്രിസ്റ്റലിന്റെ സ്വാഭാവിക ക്ലീവേജ് പ്രതലത്താൽ ഒരു കണ്ണാടിയായി രൂപം കൊള്ളുന്നു, സാധാരണയായി പ്രകാശത്തിന്റെ അറ്റത്ത് ഉയർന്ന പ്രതിഫലന മൾട്ടിലെയർ ഡൈഇലക്ട്രിക് ഫിലിം ഉപയോഗിച്ച് പൂശുന്നു, കൂടാതെ മിനുസമാർന്ന പ്രതലം ഒരു കുറഞ്ഞ പ്രതിഫലന ഫിലിം കൊണ്ട് പൂശുന്നു. Fp കാവിറ്റി (ഫാബ്രി-പെറോട്ട് കാവിറ്റി) സെമികണ്ടക്ടർ ലേസറിന്, ക്രിസ്റ്റലിന്റെ പിഎൻ ജംഗ്ഷൻ തലത്തിന് ലംബമായി സ്വാഭാവിക ക്ലീവേജ് തലം ഉപയോഗിച്ച് എഫ്പി കാവിറ്റി എളുപ്പത്തിൽ നിർമ്മിക്കാൻ കഴിയും.
(3) ഒരു സ്ഥിരതയുള്ള ആന്ദോളനം രൂപപ്പെടുത്തുന്നതിന്, ലേസർ മാധ്യമത്തിന് റെസൊണേറ്റർ മൂലമുണ്ടാകുന്ന ഒപ്റ്റിക്കൽ നഷ്ടത്തിനും അറയുടെ ഉപരിതലത്തിൽ നിന്നുള്ള ലേസർ ഔട്ട്‌പുട്ട് മൂലമുണ്ടാകുന്ന നഷ്ടത്തിനും നഷ്ടപരിഹാരം നൽകാൻ കഴിയണം, കൂടാതെ അറയിലെ പ്രകാശ മണ്ഡലം നിരന്തരം വർദ്ധിപ്പിക്കുകയും വേണം. ഇതിന് ശക്തമായ ഒരു കറന്റ് ഇഞ്ചക്ഷൻ ഉണ്ടായിരിക്കണം, അതായത്, ആവശ്യത്തിന് കണികാ സംഖ്യ വിപരീതം ഉണ്ടായിരിക്കണം, കണികാ സംഖ്യ വിപരീതത്തിന്റെ അളവ് കൂടുന്തോറും, നേട്ടം വർദ്ധിക്കും, അതായത്, ആവശ്യകത ഒരു നിശ്ചിത കറന്റ് ത്രെഷോൾഡ് അവസ്ഥ പാലിക്കണം. ലേസർ പരിധിയിലെത്തുമ്പോൾ, ഒരു പ്രത്യേക തരംഗദൈർഘ്യമുള്ള പ്രകാശത്തെ അറയിൽ പ്രതിധ്വനിപ്പിക്കാനും വർദ്ധിപ്പിക്കാനും, ഒടുവിൽ ഒരു ലേസറും തുടർച്ചയായ ഔട്ട്‌പുട്ടും രൂപപ്പെടുത്താനും കഴിയും.

പ്രകടന ആവശ്യകത
1. മോഡുലേഷൻ ബാൻഡ്‌വിഡ്ത്തും നിരക്കും: വയർലെസ് ഒപ്റ്റിക്കൽ ആശയവിനിമയത്തിൽ സെമികണ്ടക്ടർ ലേസറുകളും അവയുടെ മോഡുലേഷൻ സാങ്കേതികവിദ്യയും നിർണായകമാണ്, കൂടാതെ മോഡുലേഷൻ ബാൻഡ്‌വിഡ്ത്തും നിരക്കും ആശയവിനിമയ ഗുണനിലവാരത്തെ നേരിട്ട് ബാധിക്കുന്നു. ആന്തരികമായി മോഡുലേറ്റ് ചെയ്ത ലേസർ (നേരിട്ട് മോഡുലേറ്റ് ചെയ്ത ലേസർ) ഉയർന്ന വേഗതയുള്ള ട്രാൻസ്മിഷനും കുറഞ്ഞ ചെലവും കാരണം ഒപ്റ്റിക്കൽ ഫൈബർ ആശയവിനിമയത്തിലെ വ്യത്യസ്ത മേഖലകൾക്ക് അനുയോജ്യമാണ്.
2. സ്പെക്ട്രൽ സ്വഭാവസവിശേഷതകളും മോഡുലേഷൻ സവിശേഷതകളും: സെമികണ്ടക്ടർ ഡിസ്ട്രിബ്യൂട്ടഡ് ഫീഡ്‌ബാക്ക് ലേസറുകൾ (DFB ലേസർ) മികച്ച സ്പെക്ട്രൽ സ്വഭാവസവിശേഷതകളും മോഡുലേഷൻ സവിശേഷതകളും കാരണം ഒപ്റ്റിക്കൽ ഫൈബർ ആശയവിനിമയത്തിലും സ്പേസ് ഒപ്റ്റിക്കൽ ആശയവിനിമയത്തിലും ഒരു പ്രധാന പ്രകാശ സ്രോതസ്സായി മാറിയിരിക്കുന്നു.
3. ചെലവും വൻതോതിലുള്ള ഉൽപ്പാദനവും: വലിയ തോതിലുള്ള ഉൽപ്പാദനത്തിന്റെയും പ്രയോഗങ്ങളുടെയും ആവശ്യങ്ങൾ നിറവേറ്റുന്നതിന്, അർദ്ധചാലക ലേസറുകൾക്ക് കുറഞ്ഞ ചെലവിന്റെയും വൻതോതിലുള്ള ഉൽപ്പാദനത്തിന്റെയും ഗുണങ്ങൾ ഉണ്ടായിരിക്കണം.
4. വൈദ്യുതി ഉപഭോഗവും വിശ്വാസ്യതയും: ഡാറ്റാ സെന്ററുകൾ പോലുള്ള ആപ്ലിക്കേഷൻ സാഹചര്യങ്ങളിൽ, ദീർഘകാല സ്ഥിരതയുള്ള പ്രവർത്തനം ഉറപ്പാക്കാൻ സെമികണ്ടക്ടർ ലേസറുകൾക്ക് കുറഞ്ഞ വൈദ്യുതി ഉപഭോഗവും ഉയർന്ന വിശ്വാസ്യതയും ആവശ്യമാണ്.