సెమీకండక్టర్ లేజర్ యొక్క పని సూత్రం

పని సూత్రంసెమీకండక్టర్ లేజర్

మొదటగా, సెమీకండక్టర్ లేజర్‌ల కోసం అవసరమైన పారామీటర్‌లను పరిచయం చేయడం జరిగింది, వీటిలో ప్రధానంగా ఈ క్రింది అంశాలు ఉన్నాయి:
1. ఫోటోఎలెక్ట్రిక్ పనితీరు: ఎక్స్‌టింక్షన్ రేషియో, డైనమిక్ లైన్‌విడ్త్ మరియు ఇతర పారామితులతో సహా, ఈ పారామితులు కమ్యూనికేషన్ సిస్టమ్‌లలో సెమీకండక్టర్ లేజర్‌ల పనితీరును నేరుగా ప్రభావితం చేస్తాయి.
2. నిర్మాణ పారామితులు: కాంతి పరిమాణం మరియు అమరిక, వెలికితీత ముగింపు నిర్వచనం, సంస్థాపన పరిమాణం మరియు బాహ్య పరిమాణం వంటివి.
3. తరంగదైర్ఘ్యం: సెమీకండక్టర్ లేజర్ యొక్క తరంగదైర్ఘ్య పరిధి 650~1650nm, మరియు దీని కచ్చితత్వం అధికంగా ఉంటుంది.
4. థ్రెషోల్డ్ కరెంట్ (Ith) మరియు ఆపరేటింగ్ కరెంట్ (lop): ఈ పారామీటర్లు సెమీకండక్టర్ లేజర్ యొక్క ప్రారంభ పరిస్థితులను మరియు పని స్థితిని నిర్ణయిస్తాయి.
5. శక్తి మరియు వోల్టేజ్: పనిచేస్తున్న సెమీకండక్టర్ లేజర్ యొక్క శక్తి, వోల్టేజ్ మరియు కరెంట్‌ను కొలవడం ద్వారా, వాటి పని లక్షణాలను అర్థం చేసుకోవడానికి PV, PI మరియు IV వక్రరేఖలను గీయవచ్చు.

పనిచేసే సూత్రం
1. గెయిన్ పరిస్థితులు: లేజింగ్ మాధ్యమంలో (క్రియాశీల ప్రాంతం) చార్జ్ క్యారియర్‌ల విలోమ పంపిణీ స్థాపించబడుతుంది. సెమీకండక్టర్‌లో, ఎలక్ట్రాన్‌ల శక్తి దాదాపు నిరంతర శక్తి స్థాయిల శ్రేణి ద్వారా సూచించబడుతుంది. అందువల్ల, కణాల సంఖ్య యొక్క విలోమాన్ని సాధించడానికి, రెండు శక్తి బ్యాండ్ ప్రాంతాల మధ్య తక్కువ శక్తి స్థితిలో వాలెన్స్ బ్యాండ్ పైభాగంలో ఉన్న హోల్స్ సంఖ్య కంటే అధిక శక్తి స్థితిలో కండక్షన్ బ్యాండ్ దిగువన ఉన్న ఎలక్ట్రాన్‌ల సంఖ్య చాలా ఎక్కువగా ఉండాలి. హోమోజంక్షన్ లేదా హెటెరోజంక్షన్‌కు పాజిటివ్ బయాస్‌ను వర్తింపజేయడం ద్వారా మరియు తక్కువ శక్తి వాలెన్స్ బ్యాండ్ నుండి అధిక శక్తి కండక్షన్ బ్యాండ్‌కు ఎలక్ట్రాన్‌లను ఉత్తేజపరిచేందుకు అవసరమైన క్యారియర్‌లను క్రియాశీల పొరలోకి ఇంజెక్ట్ చేయడం ద్వారా ఇది సాధించబడుతుంది. విలోమ కణ జనాభా స్థితిలో ఉన్న పెద్ద సంఖ్యలో ఎలక్ట్రాన్‌లు హోల్స్‌తో పునఃసంయోగం చెందినప్పుడు, ప్రేరిత ఉద్గారం సంభవిస్తుంది.
2. వాస్తవానికి సుసంగత ప్రేరిత వికిరణాన్ని పొందాలంటే, లేజర్ డోలనాన్ని ఏర్పరచడానికి ప్రేరిత వికిరణాన్ని ఆప్టికల్ రెసొనేటర్‌లో అనేకసార్లు ఫీడ్‌బ్యాక్ చేయాలి. లేజర్ యొక్క రెసొనేటర్, సెమీకండక్టర్ క్రిస్టల్ యొక్క సహజ చీలిక ఉపరితలాన్ని అద్దంలా ఉపయోగించి ఏర్పడుతుంది. సాధారణంగా, కాంతి చివర అధిక పరావర్తన బహుళపొర డైఎలెక్ట్రిక్ ఫిల్మ్‌తో పూత పూయబడి ఉంటుంది మరియు నునుపైన ఉపరితలంపై తక్కువ పరావర్తన ఫిల్మ్‌తో పూత పూయబడి ఉంటుంది. Fp కావిటీ (ఫ్యాబ్రీ-పెరోట్ కావిటీ) సెమీకండక్టర్ లేజర్ కోసం, క్రిస్టల్ యొక్క pn జంక్షన్ తలానికి లంబంగా ఉండే సహజ చీలిక తలాన్ని ఉపయోగించి FP కావిటీని సులభంగా నిర్మించవచ్చు.
(3) స్థిరమైన డోలనాన్ని ఏర్పరచడానికి, లేజర్ మాధ్యమం రెసొనేటర్ వలన కలిగే ఆప్టికల్ నష్టాన్ని మరియు కావిటీ ఉపరితలం నుండి లేజర్ అవుట్‌పుట్ వలన కలిగే నష్టాన్ని భర్తీ చేయడానికి తగినంత పెద్ద గెయిన్‌ను అందించగలగాలి మరియు కావిటీలో కాంతి క్షేత్రాన్ని నిరంతరం పెంచాలి. దీనికి తగినంత బలమైన కరెంట్ ఇంజెక్షన్ ఉండాలి, అంటే, తగినంత కణ సంఖ్య విలోమం ఉండాలి, కణ సంఖ్య విలోమం యొక్క డిగ్రీ ఎంత ఎక్కువగా ఉంటే, గెయిన్ అంత ఎక్కువగా ఉంటుంది, అంటే, ఈ అవసరం ఒక నిర్దిష్ట కరెంట్ థ్రెషోల్డ్ షరతును తీర్చాలి. లేజర్ థ్రెషోల్డ్‌కు చేరుకున్నప్పుడు, ఒక నిర్దిష్ట తరంగదైర్ఘ్యం గల కాంతి కావిటీలో రెసొనేట్ చేయబడి, విస్తరించబడుతుంది మరియు చివరికి ఒక లేజర్ మరియు నిరంతర అవుట్‌పుట్‌ను ఏర్పరుస్తుంది.

పనితీరు అవసరం
1. మాడ్యులేషన్ బ్యాండ్‌విడ్త్ మరియు రేటు: వైర్‌లెస్ ఆప్టికల్ కమ్యూనికేషన్‌లో సెమీకండక్టర్ లేజర్‌లు మరియు వాటి మాడ్యులేషన్ టెక్నాలజీ చాలా కీలకమైనవి, మరియు మాడ్యులేషన్ బ్యాండ్‌విడ్త్ మరియు రేటు కమ్యూనికేషన్ నాణ్యతను నేరుగా ప్రభావితం చేస్తాయి. అంతర్గతంగా మాడ్యులేట్ చేయబడిన లేజర్ (నేరుగా మాడ్యులేట్ చేయబడిన లేజర్దీని అధిక వేగ ప్రసారం మరియు తక్కువ ఖర్చు కారణంగా ఆప్టికల్ ఫైబర్ కమ్యూనికేషన్‌లోని వివిధ రంగాలకు ఇది అనుకూలంగా ఉంటుంది.
2. స్పెక్ట్రల్ లక్షణాలు మరియు మాడ్యులేషన్ లక్షణాలు: సెమీకండక్టర్ డిస్ట్రిబ్యూటెడ్ ఫీడ్‌బ్యాక్ లేజర్‌లు(DFB లేజర్వాటి అద్భుతమైన స్పెక్ట్రల్ లక్షణాలు మరియు మాడ్యులేషన్ లక్షణాల కారణంగా, ఇవి ఆప్టికల్ ఫైబర్ కమ్యూనికేషన్ మరియు స్పేస్ ఆప్టికల్ కమ్యూనికేషన్‌లో ఒక ముఖ్యమైన కాంతి వనరుగా మారాయి.
3. ఖర్చు మరియు భారీ ఉత్పత్తి: భారీ స్థాయి ఉత్పత్తి మరియు అనువర్తనాల అవసరాలను తీర్చడానికి సెమీకండక్టర్ లేజర్‌లకు తక్కువ ఖర్చు మరియు భారీ ఉత్పత్తి వంటి ప్రయోజనాలు ఉండాలి.
4. విద్యుత్ వినియోగం మరియు విశ్వసనీయత: డేటా సెంటర్‌ల వంటి అప్లికేషన్ సందర్భాలలో, దీర్ఘకాలిక స్థిరమైన పనితీరును నిర్ధారించడానికి సెమీకండక్టర్ లేజర్‌లకు తక్కువ విద్యుత్ వినియోగం మరియు అధిక విశ్వసనీయత అవసరం.