अर्धचालक लेजर का कार्य सिद्धांत

कार्य सिद्धांतअर्धचालक लेजर

सबसे पहले, अर्धचालक लेज़रों के लिए पैरामीटर आवश्यकताओं को पेश किया जाता है, जिसमें मुख्य रूप से निम्नलिखित पहलू शामिल हैं:
1. फोटोइलेक्ट्रिक प्रदर्शन: विलुप्ति अनुपात, गतिशील लाइनविड्थ और अन्य मापदंडों सहित, ये पैरामीटर संचार प्रणालियों में अर्धचालक लेज़रों के प्रदर्शन को सीधे प्रभावित करते हैं।
2. संरचनात्मक पैरामीटर: जैसे कि चमकदार आकार और व्यवस्था, निष्कर्षण अंत परिभाषा, स्थापना आकार और रूपरेखा आकार।
3. तरंगदैर्ध्य: अर्धचालक लेजर की तरंगदैर्ध्य सीमा 650 ~ 1650nm है, और सटीकता अधिक है।
4. थ्रेशोल्ड करंट (Ith) और ऑपरेटिंग करंट (lop): ये पैरामीटर सेमीकंडक्टर लेजर की स्टार्ट-अप स्थितियों और कार्यशील अवस्था को निर्धारित करते हैं।
5. शक्ति और वोल्टेज: कार्य करते समय अर्धचालक लेजर की शक्ति, वोल्टेज और धारा को मापकर, उनकी कार्य विशेषताओं को समझने के लिए PV, PI और IV वक्र खींचे जा सकते हैं।

काम के सिद्धांत
1. लाभ की शर्तें: लेज़िंग माध्यम (सक्रिय क्षेत्र) में आवेश वाहकों का व्युत्क्रम वितरण स्थापित किया जाता है। अर्धचालक में, इलेक्ट्रॉनों की ऊर्जा को लगभग निरंतर ऊर्जा स्तरों की एक श्रृंखला द्वारा दर्शाया जाता है। इसलिए, कण संख्या के व्युत्क्रम को प्राप्त करने के लिए दो ऊर्जा बैंड क्षेत्रों के बीच उच्च ऊर्जा अवस्था में चालन बैंड के निचले भाग में इलेक्ट्रॉनों की संख्या निम्न ऊर्जा अवस्था में वैलेंस बैंड के शीर्ष पर छिद्रों की संख्या से बहुत अधिक होनी चाहिए। यह होमोजंक्शन या हेटेरोजंक्शन पर एक सकारात्मक पूर्वाग्रह लागू करके और कम ऊर्जा वैलेंस बैंड से उच्च ऊर्जा चालन बैंड में इलेक्ट्रॉनों को उत्तेजित करने के लिए सक्रिय परत में आवश्यक वाहकों को इंजेक्ट करके प्राप्त किया जाता है। जब उलटे कण जनसंख्या अवस्था में बड़ी संख्या में इलेक्ट्रॉन छिद्रों के साथ पुनर्संयोजित होते हैं, तो उत्तेजित उत्सर्जन होता है।
2. वास्तव में सुसंगत उत्तेजित विकिरण प्राप्त करने के लिए, उत्तेजित विकिरण को लेजर दोलन बनाने के लिए ऑप्टिकल रेज़ोनेटर में कई बार वापस भेजा जाना चाहिए, लेजर का रेज़ोनेटर अर्धचालक क्रिस्टल की प्राकृतिक दरार सतह द्वारा दर्पण के रूप में बनाया जाता है, आमतौर पर प्रकाश के अंत में एक उच्च प्रतिबिंब बहुपरत ढांकता हुआ फिल्म के साथ चढ़ाया जाता है, और चिकनी सतह को कम प्रतिबिंब फिल्म के साथ चढ़ाया जाता है। एफपी गुहा (फैब्री-पेरोट गुहा) अर्धचालक लेजर के लिए, क्रिस्टल के पीएन जंक्शन विमान के लंबवत प्राकृतिक दरार विमान का उपयोग करके एफपी गुहा का निर्माण आसानी से किया जा सकता है।
(3) एक स्थिर दोलन बनाने के लिए, लेजर माध्यम को गुंजयमान यंत्र के कारण होने वाले ऑप्टिकल नुकसान और गुहा की सतह से लेजर आउटपुट के कारण होने वाले नुकसान की भरपाई करने के लिए पर्याप्त बड़ा लाभ प्रदान करने में सक्षम होना चाहिए, और गुहा में प्रकाश क्षेत्र को लगातार बढ़ाना चाहिए। इसमें एक मजबूत पर्याप्त वर्तमान इंजेक्शन होना चाहिए, यानी, पर्याप्त कण संख्या व्युत्क्रमण है, कण संख्या व्युत्क्रमण की डिग्री जितनी अधिक होगी, उतना अधिक लाभ होगा, यानी, आवश्यकता को एक निश्चित वर्तमान सीमा की स्थिति को पूरा करना होगा। जब लेजर सीमा तक पहुँच जाता है, तो एक विशिष्ट तरंग दैर्ध्य वाला प्रकाश गुहा में प्रतिध्वनित और प्रवर्धित हो सकता है, और अंत में एक लेजर और निरंतर आउटपुट बना सकता है।

प्रदर्शन आवश्यकता
1. मॉड्यूलेशन बैंडविड्थ और दर: सेमीकंडक्टर लेजर और उनकी मॉड्यूलेशन तकनीक वायरलेस ऑप्टिकल संचार में महत्वपूर्ण हैं, और मॉड्यूलेशन बैंडविड्थ और दर सीधे संचार की गुणवत्ता को प्रभावित करती है। आंतरिक रूप से मॉड्यूलेटेड लेजर (प्रत्यक्षतः संग्राहक लेजर) अपनी उच्च गति संचरण और कम लागत के कारण ऑप्टिकल फाइबर संचार के विभिन्न क्षेत्रों के लिए उपयुक्त है।
2. वर्णक्रमीय विशेषताएँ और मॉड्यूलेशन विशेषताएँ: अर्धचालक वितरित फीडबैक लेज़र(डीएफबी लेजर) अपनी उत्कृष्ट वर्णक्रमीय विशेषताओं और मॉड्यूलेशन विशेषताओं के कारण ऑप्टिकल फाइबर संचार और अंतरिक्ष ऑप्टिकल संचार में एक महत्वपूर्ण प्रकाश स्रोत बन गए हैं।
3. लागत और बड़े पैमाने पर उत्पादन: बड़े पैमाने पर उत्पादन और अनुप्रयोगों की जरूरतों को पूरा करने के लिए सेमीकंडक्टर लेजर को कम लागत और बड़े पैमाने पर उत्पादन के फायदे की आवश्यकता होती है।
4. बिजली की खपत और विश्वसनीयता: डेटा सेंटर जैसे अनुप्रयोग परिदृश्यों में, सेमीकंडक्टर लेज़रों को दीर्घकालिक स्थिर संचालन सुनिश्चित करने के लिए कम बिजली की खपत और उच्च विश्वसनीयता की आवश्यकता होती है।