अर्धचालक लेजरको कार्य सिद्धान्त

कार्य सिद्धान्तअर्धचालक लेजर

सबैभन्दा पहिले, अर्धचालक लेजरहरूको लागि प्यारामिटर आवश्यकताहरू प्रस्तुत गरिएको छ, जसमा मुख्यतया निम्न पक्षहरू समावेश छन्:
१. फोटोइलेक्ट्रिक कार्यसम्पादन: विलुप्तता अनुपात, गतिशील लाइनविड्थ र अन्य प्यारामिटरहरू सहित, यी प्यारामिटरहरूले सञ्चार प्रणालीहरूमा अर्धचालक लेजरहरूको कार्यसम्पादनलाई प्रत्यक्ष असर गर्छ।
२. संरचनात्मक प्यारामिटरहरू: जस्तै चमकदार आकार र व्यवस्था, निकासी अन्त्य परिभाषा, स्थापना आकार र रूपरेखा आकार।
३. तरंगदैर्ध्य: अर्धचालक लेजरको तरंगदैर्ध्य दायरा ६५०~१६५०nm छ, र शुद्धता उच्च छ।
४. थ्रेसहोल्ड करेन्ट (Ith) र अपरेटिङ करेन्ट (lop): यी प्यारामिटरहरूले सेमीकन्डक्टर लेजरको स्टार्ट-अप अवस्था र काम गर्ने अवस्था निर्धारण गर्छन्।
५. पावर र भोल्टेज: काम गर्ने क्रममा अर्धचालक लेजरको पावर, भोल्टेज र करेन्ट मापन गरेर, PV, PI र IV वक्रहरूलाई तिनीहरूको काम गर्ने विशेषताहरू बुझ्न कोर्न सकिन्छ।

काम गर्ने सिद्धान्त
१. प्राप्त अवस्थाहरू: लेजिङ माध्यम (सक्रिय क्षेत्र) मा चार्ज वाहकहरूको उल्टो वितरण स्थापित हुन्छ। अर्धचालकमा, इलेक्ट्रोनहरूको ऊर्जा लगभग निरन्तर ऊर्जा स्तरहरूको श्रृंखलाद्वारा प्रतिनिधित्व गरिन्छ। त्यसकारण, कण संख्याको उल्टो प्राप्त गर्न उच्च ऊर्जा अवस्थामा चालक ब्यान्डको तल इलेक्ट्रोनहरूको संख्या दुई ऊर्जा ब्यान्ड क्षेत्रहरू बीचको कम ऊर्जा अवस्थामा भ्यालेन्स ब्यान्डको शीर्षमा प्वालहरूको संख्या भन्दा धेरै ठूलो हुनुपर्छ। यो होमोजंक्शन वा हेटेरोजंक्शनमा सकारात्मक पूर्वाग्रह लागू गरेर र तल्लो ऊर्जा भ्यालेन्स ब्यान्डबाट उच्च ऊर्जा चालक ब्यान्डमा इलेक्ट्रोनहरूलाई उत्तेजित गर्न सक्रिय तहमा आवश्यक वाहकहरू इन्जेक्ट गरेर प्राप्त गरिन्छ। जब उल्टो कण जनसंख्या अवस्थामा ठूलो संख्यामा इलेक्ट्रोनहरू प्वालहरूसँग पुन: संयोजन हुन्छन्, उत्तेजित उत्सर्जन हुन्छ।
२. वास्तवमा सुसंगत उत्तेजित विकिरण प्राप्त गर्न, उत्तेजित विकिरणलाई लेजर दोलन बनाउन अप्टिकल रेजोनेटरमा धेरै पटक फिर्ता फिड गर्नुपर्छ। लेजरको रेजोनेटर अर्धचालक क्रिस्टलको प्राकृतिक क्लीभेज सतहद्वारा ऐनाको रूपमा बनाइन्छ, सामान्यतया प्रकाशको अन्त्यमा उच्च प्रतिबिम्ब बहु-तह डाइइलेक्ट्रिक फिल्मको साथ प्लेट गरिएको हुन्छ, र चिल्लो सतहलाई कम प्रतिबिम्ब फिल्मले प्लेट गरिएको हुन्छ। Fp गुहा (फेब्री-पेरोट गुहा) अर्धचालक लेजरको लागि, क्रिस्टलको pn जंक्शन प्लेनमा लम्बवत प्राकृतिक क्लीभेज प्लेन प्रयोग गरेर FP गुहा सजिलै निर्माण गर्न सकिन्छ।
(३) स्थिर दोलन बनाउनको लागि, लेजर माध्यमले रेजोनेटरबाट हुने अप्टिकल क्षति र गुहा सतहबाट लेजर आउटपुटबाट हुने क्षतिको क्षतिपूर्ति गर्न पर्याप्त ठूलो लाभ प्रदान गर्न सक्षम हुनुपर्छ, र गुहामा प्रकाश क्षेत्रलाई निरन्तर बढाउनु पर्छ। यसमा पर्याप्त बलियो वर्तमान इन्जेक्सन हुनुपर्छ, अर्थात्, पर्याप्त कण संख्या उल्टो छ, कण संख्या उल्टोको डिग्री जति उच्च हुन्छ, लाभ त्यति नै बढी हुन्छ, अर्थात्, आवश्यकताले निश्चित वर्तमान थ्रेसहोल्ड अवस्था पूरा गर्नुपर्छ। जब लेजर थ्रेसहोल्डमा पुग्छ, विशिष्ट तरंगदैर्ध्य भएको प्रकाश गुहामा प्रतिध्वनित हुन सक्छ र प्रवर्द्धन गर्न सकिन्छ, र अन्ततः लेजर र निरन्तर आउटपुट बनाउन सकिन्छ।

कार्यसम्पादन आवश्यकता
१. मोड्युलेसन ब्यान्डविथ र दर: अर्धचालक लेजरहरू र तिनीहरूको मोड्युलेसन प्रविधि वायरलेस अप्टिकल सञ्चारमा महत्त्वपूर्ण छन्, र मोड्युलेसन ब्यान्डविथ र दरले सञ्चार गुणस्तरलाई प्रत्यक्ष रूपमा असर गर्छ। आन्तरिक रूपमा मोड्युलेटेड लेजर (प्रत्यक्ष मोड्युलेटेड लेजर) यसको उच्च गति प्रसारण र कम लागतको कारणले गर्दा अप्टिकल फाइबर सञ्चारका विभिन्न क्षेत्रहरूको लागि उपयुक्त छ।
२. स्पेक्ट्रल विशेषताहरू र मोड्युलेसन विशेषताहरू: अर्धचालक वितरित प्रतिक्रिया लेजरहरू (DFB लेजर) उत्कृष्ट वर्णक्रमीय विशेषताहरू र मोड्युलेसन विशेषताहरूको कारणले गर्दा अप्टिकल फाइबर सञ्चार र अन्तरिक्ष अप्टिकल सञ्चारमा एक महत्त्वपूर्ण प्रकाश स्रोत बनेको छ।
३. लागत र ठूलो मात्रामा उत्पादन: ठूला-ठूला उत्पादन र अनुप्रयोगहरूको आवश्यकताहरू पूरा गर्न अर्धचालक लेजरहरूमा कम लागत र ठूलो मात्रामा उत्पादनको फाइदाहरू हुनु आवश्यक छ।
४. बिजुली खपत र विश्वसनीयता: डेटा केन्द्रहरू जस्ता अनुप्रयोग परिदृश्यहरूमा, अर्धचालक लेजरहरूलाई दीर्घकालीन स्थिर सञ्चालन सुनिश्चित गर्न कम बिजुली खपत र उच्च विश्वसनीयता चाहिन्छ।