Laserdiodiparametrit, periaatteet ja sovellukset

Puolijohdelaserdiodien toimintaperiaate on teoriassa sama kuin kaasulaserien.
Laserdiodi on pohjimmiltaan puolijohdediodi. Sen mukaan, onko PN-liitosmateriaali sama, laserdiodi voidaan jakaa homoliitos-, yksittäis-heteroliitos (SH), kaksoisheteroliitos (DH) ja kvanttikuoppa (QW) laserdiodeihin. Kvanttikuoppalaserdiodien etuna on alhainen kynnysvirta ja suuri lähtöteho, ja ne ovat tällä hetkellä markkinoiden valtavirtatuotteita. Laserdiodilla on laseriin verrattuna etuja korkea hyötysuhde, pieni koko ja pitkä käyttöikä. Niiden lähtöteho on kuitenkin pieni (yleensä alle 2 mW), huono lineaarisuus ja yksivärisyys eivät ole kovin hyviä, mikä rajoittaa niiden käyttöä kaapelitelevisiojärjestelmissä. Erittäin rajoitettu, ei voi lähettää monikanavaisia, korkean suorituskyvyn analogisia signaaleja. Kaksisuuntaisen optisen vastaanottimen backhaul-moduulissa kvanttikuippalaserdiodeja käytetään yleensä valonlähteinä uplink-lähetyksessä.

Laser diodi olemus
Laserdiodi on pohjimmiltaan puolijohdediodi. Sen mukaan, onko PN-liitosmateriaali sama, laserdiodi voidaan jakaa homoliitos-, yksittäis-heteroliitos (SH), kaksoisheteroliitos (DH) ja kvanttikuoppa (QW) laserdiodeihin. Kvanttikuoppalaserdiodien etuna on alhainen kynnysvirta ja suuri lähtöteho, ja ne ovat tällä hetkellä markkinoiden valtavirtatuotteita. Laserdiodilla on laseriin verrattuna etuja korkea hyötysuhde, pieni koko ja pitkä käyttöikä. Niiden lähtöteho on kuitenkin pieni (yleensä alle 2 mW), huono lineaarisuus ja yksivärisyys eivät ole kovin hyviä, mikä rajoittaa niiden käyttöä kaapelitelevisiojärjestelmissä. Erittäin rajoitettu, ei voi lähettää monikanavaisia, korkean suorituskyvyn analogisia signaaleja. Kaksisuuntaisen optisen vastaanottimen backhaul-moduulissa kvanttikuippalaserdiodeja käytetään yleensä valonlähteinä uplink-lähetyksessä.

Puolijohdelaserdiodin perusrakenne on kuvan mukainen. Pari yhdensuuntaista tasoa, joka on kohtisuorassa PN-liitokseen nähden, muodostaa Fabry-Perot-resonanssiontelon. Ne voivat olla puolijohdekiteen katkaisutasoja tai kiillotettuja tasoja. Loput kaksi puolta ovat suhteellisen karkeita laserilmiön eliminoimiseksi muihin suuntiin paitsi pääsuuntaan.

Erityistoiminnassa laserdiodin PN-liitos muodostuu kahdesta seostetusta galliumarsenidikerroksesta. Siinä on kaksi tasapäistä rakennetta, joista toinen peilataan yhdensuuntaisesti pään kanssa (erittäin heijastava pinta) ja toinen osittain heijastava. Säteilevän valon aallonpituus on täsmälleen suhteessa liitoksen pituuteen. Kun PN-liitos on eteenpäin esijännitetty ulkoisen jännitelähteen avulla, elektronit liikkuvat liitoksen läpi ja yhdistyvät uudelleen kuten normaali diodi. Kun elektronit yhdistyvät uudelleen reikien kanssa, fotoneja vapautuu. Nämä fotonit osuvat atomeihin aiheuttaen lisää fotoneja vapautuvan. Kun eteenpäin suuntautuva bias-virta kasvaa, enemmän elektroneja tulee ehtymäalueelle ja aiheuttaa enemmän fotoneja.

Yleisimmin käytettyjä laserdiodeja on kaksi: ①PIN-valodiodi. Kun se vastaanottaa optista tehoa ja tuottaa valovirtaa, se tuo kvanttikohinaa. ②Vyöryvalodiodi. Se tarjoaa sisäisen vahvistuksen ja voi lähettää kauemmas kuin PIN-valodiodi, mutta siinä on suurempi kvanttikohina. Hyvän signaali-kohinasuhteen saavuttamiseksi valontunnistuslaitteen taakse on kytkettävä pienikohinainen esivahvistin ja päävahvistin.

Puolijohdelaserdiodien yleisesti käytetyt parametrit ovat:
(1) Aallonpituus: eli laserputken käyttöaallonpituus. Tällä hetkellä valosähköisinä kytkiminä käytettävien laserputkien aallonpituuksia ovat 635 nm, 650 nm, 670 nm, 690 nm, 780 nm, 810 nm, 860 nm, 980 nm jne.

(2) Kynnysvirta Ith: eli virta, jolla laserputki alkaa tuottaa laservärähtelyä. Yleisissä pienitehoisissa laserputkissa sen arvo on noin kymmeniä milliampeeria. Laserputkien, joissa on jännittynyt monikvanttikuopparakenne, kynnysvirta voi olla jopa 10 mA. seuraavat.

(3) Käyttövirta Iop: Eli käyttövirta, kun laserputki saavuttaa nimellislähtötehon. Tämä arvo on tärkeä laserohjauspiirin suunnittelussa ja virheenkorjauksessa.

(4) Pystyhajotuskulma θ⊥: Kulma, jossa laserdiodin valonauha avautuu kohtisuoraan PN-liitokseen nähden, yleensä noin 15 astetta ~ 40 astetta.

(5) Horisontaalinen hajautuskulma θ∥: Kulma, jossa laserdiodin valokaista avautuu PN-liitoksen suuntaiseen suuntaan, yleensä noin 6 astetta ~10 astetta.

(6) Valvontavirta Im: eli PIN-putken läpi kulkeva virta, kun laserputki on nimellislähtöteholla.

Tosielämässä laserdiodeja käytetään laajalti tietotekniikan aloilla, kuten valokuituviestinnässä, optisen levyn tallentamisessa, tulostuksessa ja kopioinnissa sekä lääketieteellisessä kosmetologiassa. Tietyissä sovelluksissa valinta on yhdistettävä tärkeimpiin teknisiin parametreihin, mukaan lukien aallonpituus, lähtöteho, käyttövirta, käyttöjännite jne. Laserdiodeja käytetään laajalti myös pienitehoisissa optoelektronisissa laitteissa, kuten tietokoneiden optisissa levyasemissa ja tulostimissa. päät lasertulostimissa.

Yhteystiedot:

Jos sinulla on ideoita, ota rohkeasti yhteyttä. Riippumatta siitä, missä asiakkaamme ovat ja mitkä ovat vaatimuksemme, noudatamme tavoitettamme tarjota asiakkaillemme korkeaa laatua, edullisia hintoja ja parasta palvelua.