સેમિકન્ડક્ટર લેસરનું કાર્ય સિદ્ધાંત

ના કાર્યકારી સિદ્ધાંતસેમિકન્ડક્ટર લેસર

સૌ પ્રથમ, સેમિકન્ડક્ટર લેસરો માટેની પરિમાણ આવશ્યકતાઓ રજૂ કરવામાં આવી છે, જેમાં મુખ્યત્વે નીચેના પાસાઓનો સમાવેશ થાય છે:
1. ફોટોઇલેક્ટ્રિક કામગીરી: લુપ્તતા ગુણોત્તર, ગતિશીલ લાઇનવિડ્થ અને અન્ય પરિમાણો સહિત, આ પરિમાણો સંચાર પ્રણાલીઓમાં સેમિકન્ડક્ટર લેસરોની કામગીરીને સીધી અસર કરે છે.
2. માળખાકીય પરિમાણો: જેમ કે તેજસ્વી કદ અને ગોઠવણી, નિષ્કર્ષણ અંતિમ વ્યાખ્યા, સ્થાપન કદ અને રૂપરેખા કદ.
3. તરંગલંબાઇ: સેમિકન્ડક્ટર લેસરની તરંગલંબાઇ શ્રેણી 650~1650nm છે, અને ચોકસાઈ ઊંચી છે.
4. થ્રેશોલ્ડ કરંટ (Ith) અને ઓપરેટિંગ કરંટ (lop): આ પરિમાણો સેમિકન્ડક્ટર લેસરની સ્ટાર્ટ-અપ શરતો અને કાર્યકારી સ્થિતિ નક્કી કરે છે.
5. પાવર અને વોલ્ટેજ: કામ પર સેમિકન્ડક્ટર લેસરની શક્તિ, વોલ્ટેજ અને વર્તમાન માપવા દ્વારા, તેમની કાર્યકારી લાક્ષણિકતાઓને સમજવા માટે PV, PI અને IV વળાંકો દોરી શકાય છે.

કાર્ય સિદ્ધાંત
1. લાભની સ્થિતિ: લેસિંગ માધ્યમ (સક્રિય પ્રદેશ) માં ચાર્જ કેરિયર્સનું વ્યુત્ક્રમ વિતરણ સ્થાપિત થયેલ છે. સેમિકન્ડક્ટરમાં, ઇલેક્ટ્રોનની ઊર્જા લગભગ સતત ઊર્જા સ્તરોની શ્રેણી દ્વારા રજૂ થાય છે. તેથી, ઉચ્ચ ઉર્જા અવસ્થામાં વહન બેન્ડના તળિયે ઇલેક્ટ્રોનની સંખ્યા બે ઉર્જા બેન્ડ પ્રદેશો વચ્ચેની ઓછી ઉર્જા અવસ્થામાં વેલેન્સ બેન્ડની ટોચ પરના છિદ્રોની સંખ્યા કરતાં ઘણી મોટી હોવી જોઈએ. કણ નંબર. હોમોજંક્શન અથવા હેટરોજંકશનમાં સકારાત્મક પૂર્વગ્રહ લાગુ કરીને અને નીચલા એનર્જી વેલેન્સ બેન્ડથી ઉચ્ચ ઉર્જા વહન બેન્ડમાં ઇલેક્ટ્રોનને ઉત્તેજિત કરવા માટે સક્રિય સ્તરમાં જરૂરી વાહકોને ઇન્જેક્ટ કરીને આ પ્રાપ્ત થાય છે. જ્યારે વિપરીત કણોની વસ્તીની સ્થિતિમાં મોટી સંખ્યામાં ઇલેક્ટ્રોન છિદ્રો સાથે ફરી જોડાય છે, ત્યારે ઉત્તેજિત ઉત્સર્જન થાય છે.
2. વાસ્તવમાં સુસંગત ઉત્તેજિત કિરણોત્સર્ગ મેળવવા માટે, ઉત્તેજિત કિરણોત્સર્ગને લેસર ઓસિલેશન બનાવવા માટે ઓપ્ટિકલ રેઝોનેટરમાં ઘણી વખત ખવડાવવું આવશ્યક છે, લેસરનું રિઝોનેટર અરીસા તરીકે સેમિકન્ડક્ટર ક્રિસ્ટલની કુદરતી ક્લીવેજ સપાટી દ્વારા રચાય છે, સામાન્ય રીતે ઉચ્ચ પ્રતિબિંબ મલ્ટિલેયર ડાઇલેક્ટ્રિક ફિલ્મ સાથે પ્રકાશના છેડા પર પ્લેટેડ કરવામાં આવે છે, અને સરળ સપાટીને ઓછી પ્રતિબિંબ ફિલ્મ સાથે પ્લેટેડ કરવામાં આવે છે. Fp કેવિટી (ફેબ્રી-પેરોટ કેવિટી) સેમિકન્ડક્ટર લેસર માટે, ક્રિસ્ટલના pn જંકશન પ્લેન પર લંબરૂપ કુદરતી ક્લીવેજ પ્લેનનો ઉપયોગ કરીને FP કેવિટી સરળતાથી બનાવી શકાય છે.
(3) સ્થિર ઓસિલેશન રચવા માટે, લેસર માધ્યમ રેઝોનેટર દ્વારા થતા ઓપ્ટિકલ નુકશાન અને પોલાણની સપાટીથી લેસર આઉટપુટને કારણે થતા નુકસાનની ભરપાઈ કરવા માટે પૂરતો મોટો ફાયદો પ્રદાન કરવા સક્ષમ હોવા જોઈએ, અને સતત વધારો કરે છે. પોલાણમાં પ્રકાશ ક્ષેત્ર. આમાં પર્યાપ્ત મજબૂત વર્તમાન ઇન્જેક્શન હોવું આવશ્યક છે, એટલે કે, ત્યાં પર્યાપ્ત કણો નંબર વ્યુત્ક્રમ છે, કણ નંબર વ્યુત્ક્રમણની ડિગ્રી જેટલી વધારે છે, તેટલો મોટો ફાયદો, એટલે કે, જરૂરિયાત ચોક્કસ વર્તમાન થ્રેશોલ્ડ સ્થિતિને પૂર્ણ કરવી આવશ્યક છે. જ્યારે લેસર થ્રેશોલ્ડ પર પહોંચે છે, ત્યારે ચોક્કસ તરંગલંબાઇ સાથેનો પ્રકાશ પોલાણમાં પડઘો પાડી શકાય છે અને એમ્પ્લીફાઇડ થઈ શકે છે અને અંતે લેસર અને સતત આઉટપુટ બનાવે છે.

કામગીરીની આવશ્યકતા
1. મોડ્યુલેશન બેન્ડવિડ્થ અને રેટ: સેમિકન્ડક્ટર લેસરો અને તેમની મોડ્યુલેશન ટેક્નોલોજી વાયરલેસ ઓપ્ટિકલ કોમ્યુનિકેશનમાં નિર્ણાયક છે, અને મોડ્યુલેશન બેન્ડવિડ્થ અને રેટ સીધી સંચાર ગુણવત્તાને અસર કરે છે. આંતરિક મોડ્યુલેટેડ લેસર (સીધા મોડ્યુલેટેડ લેસર) ઓપ્ટિકલ ફાઈબર કોમ્યુનિકેશનમાં વિવિધ ક્ષેત્રો માટે યોગ્ય છે કારણ કે તેની હાઈ સ્પીડ ટ્રાન્સમિશન અને ઓછી કિંમત છે.
2. સ્પેક્ટ્રલ લાક્ષણિકતાઓ અને મોડ્યુલેશન લાક્ષણિકતાઓ: સેમિકન્ડક્ટર વિતરિત પ્રતિસાદ લેસરો(DFB લેસરઓપ્ટિકલ ફાઈબર કોમ્યુનિકેશન અને સ્પેસ ઓપ્ટિકલ કોમ્યુનિકેશનમાં તેમની ઉત્કૃષ્ટ સ્પેક્ટ્રલ લાક્ષણિકતાઓ અને મોડ્યુલેશન લાક્ષણિકતાઓને કારણે મહત્વપૂર્ણ પ્રકાશ સ્ત્રોત બની ગયા છે.
3. કિંમત અને મોટા પાયે ઉત્પાદન: સેમિકન્ડક્ટર લેસરોમાં મોટા પાયે ઉત્પાદન અને એપ્લિકેશનની જરૂરિયાતોને પહોંચી વળવા માટે ઓછી કિંમત અને મોટા પાયે ઉત્પાદનના ફાયદા હોવા જરૂરી છે.
4. પાવર વપરાશ અને વિશ્વસનીયતા: ડેટા સેન્ટર્સ જેવા એપ્લિકેશન દૃશ્યોમાં, સેમિકન્ડક્ટર લેસરોને લાંબા ગાળાની સ્થિર કામગીરી સુનિશ્ચિત કરવા માટે ઓછા પાવર વપરાશ અને ઉચ્ચ વિશ્વસનીયતાની જરૂર પડે છે.