Хагас дамжуулагч лазерын ажиллах зарчим

Ажиллах зарчимхагас дамжуулагч лазер

Юуны өмнө хагас дамжуулагч лазерын параметрийн шаардлагыг танилцуулж байна, үүнд голчлон дараахь зүйлс орно.
1. Фотоэлектрик гүйцэтгэл: устах харьцаа, динамик шугамын өргөн болон бусад параметрүүдийг оруулаад эдгээр параметрүүд нь холбооны систем дэх хагас дамжуулагч лазерын гүйцэтгэлд шууд нөлөөлдөг.
2. Бүтцийн параметрүүд: гэрэлтэгч хэмжээ ба зохион байгуулалт, олборлолтын төгсгөлийн тодорхойлолт, суурилуулалтын хэмжээ болон хүрээний хэмжээ гэх мэт.
3. Долгионы урт: Хагас дамжуулагч лазерын долгионы уртын хүрээ 650~1650нм бөгөөд нарийвчлал өндөр.
4. Босго гүйдэл (Ith) ба ажиллах гүйдэл (lop): Эдгээр параметрүүд нь хагас дамжуулагч лазерын эхлэх нөхцөл ба ажиллах төлөвийг тодорхойлно.
5. Хүчдэл ба хүчдэл: Хагас дамжуулагч лазерын ажиллаж байгаа хүч чадал, хүчдэл ба гүйдлийг хэмжих замаар тэдгээрийн ажиллах шинж чанарыг ойлгохын тулд PV, PI ба IV муруйг зурж болно.

Ажиллах зарчим
1. Олшруулах нөхцөл: Урт хугацааны орчин (идэвхтэй бүс) дэх цэнэг тээгчдийн урвуу тархалтыг тогтоосон. Хагас дамжуулагчийн хувьд электронуудын энергийг бараг тасралтгүй энергийн түвшингүүдийн цувралаар илэрхийлдэг. Тиймээс бөөмийн тооны урвууг гаргахын тулд өндөр энергийн төлөвт дамжуулах зурвасын доод хэсэгт байрлах электронуудын тоо нь хоёр энергийн зурвасын бүсийн хоорондох бага энергийн төлөвт валентийн зурвасын дээд хэсэгт байрлах нүхний тооноос хамаагүй их байх ёстой. Үүнийг гомо холболт эсвэл гетеро холболтод эерэг хазайлт өгч, бага энергийн валентийн зурвасаас өндөр энергийн дамжуулах зурвас руу электронуудыг өдөөхийн тулд шаардлагатай тээгчдийг идэвхтэй давхаргад оруулснаар хийдэг. Урвуу бөөмийн популяцийн төлөвт олон тооны электронууд нүхтэй дахин нэгдэх үед өдөөгдсөн ялгарал үүсдэг.
2. Когерент өдөөгдсөн цацрагийг бодитоор олж авахын тулд өдөөгдсөн цацрагийг оптик резонаторт хэд хэдэн удаа буцааж өгөх шаардлагатай бөгөөд лазерын хэлбэлзэл үүсгэх бөгөөд лазерын резонаторыг хагас дамжуулагч талстын байгалийн хагарлын гадаргууг толин тусгал хэлбэрээр үүсгэдэг бөгөөд ихэвчлэн гэрлийн төгсгөлд өндөр тусгалтай олон давхаргат диэлектрик хальсаар бүрсэн байдаг бөгөөд гөлгөр гадаргууг багасгасан тусгал хальсаар бүрсэн байдаг. Fp хөндий (Фабри-Перо хөндий) хагас дамжуулагч лазерын хувьд FP хөндийг талстын pn уулзварын хавтгайд перпендикуляр байгалийн хагарлын хавтгайг ашиглан хялбархан бүтээж болно.
(3) Тогтвортой хэлбэлзэл үүсгэхийн тулд лазерын орчин нь резонаторын улмаас үүссэн оптик алдагдлыг болон хөндийн гадаргуугаас үүссэн лазерын гаралтын алдагдлыг нөхөх хангалттай их олшруулалтыг өгөх чадвартай байх ёстой бөгөөд хөндий дэх гэрлийн талбарыг байнга нэмэгдүүлэх ёстой. Энэ нь хангалттай хүчтэй гүйдлийн тарилгатай байх ёстой, өөрөөр хэлбэл хангалттай тооны бөөмийн тоон урвуу байх ёстой, тооны тоон урвуугийн зэрэг өндөр байх тусам олшруулалтын хэмжээ их байх ёстой, өөрөөр хэлбэл шаардлага нь тодорхой гүйдлийн босго нөхцлийг хангах ёстой. Лазер босго хэмжээнд хүрэхэд тодорхой долгионы урттай гэрэл хөндийд цуурайтуулж, олшруулж, эцэст нь лазер болон тасралтгүй гаралт үүсгэж болно.

Гүйцэтгэлийн шаардлага
1. Модуляцийн зурвасын өргөн ба хурд: хагас дамжуулагч лазер болон тэдгээрийн модуляцийн технологи нь утасгүй оптик холбоонд чухал үүрэг гүйцэтгэдэг бөгөөд модуляцийн зурвасын өргөн ба хурд нь холбооны чанарт шууд нөлөөлдөг. Дотоод модуляцийн лазер (шууд модуляцлагдсан лазер) нь өндөр хурдтай дамжуулалт болон хямд өртөгтэй тул шилэн кабелийн холбооны янз бүрийн салбарт тохиромжтой.
2. Спектрийн шинж чанар ба модуляцийн шинж чанарууд: Хагас дамжуулагч тархсан хариу урвалын лазерууд (DFB лазер) нь маш сайн спектрийн шинж чанар болон модуляцийн шинж чанаруудын ачаар шилэн кабелийн холбоо болон сансрын оптик холбоонд чухал гэрлийн эх үүсвэр болсон.
3. Өртөг ба массын үйлдвэрлэл: Хагас дамжуулагч лазерууд нь томоохон хэмжээний үйлдвэрлэл болон хэрэглээний хэрэгцээг хангахын тулд бага өртөгтэй, массын үйлдвэрлэлийн давуу талуудтай байх шаардлагатай.
4. Цахилгаан зарцуулалт ба найдвартай байдал: Өгөгдлийн төв гэх мэт хэрэглээний нөхцөлд хагас дамжуулагч лазерууд нь урт хугацааны тогтвортой ажиллагааг хангахын тулд бага эрчим хүч зарцуулалт, өндөр найдвартай байдлыг шаарддаг.