Vonalszélesség
A lézer vonalszélességének és sávszélességének elnevezése nagyon hasonló, de a jelentése nagyon eltérő. Először nézzük meg a vonal szélességét. A vonalszélesség viszonylag könnyen érthető, ami a lézerspektrum félcsúcs teljes szélessége.
Sávszélesség
A lézer sávszélessége nem a spektrum hosszának egysége. A teljes nevét lézermodulációs sávszélességnek kell nevezni.
A félvezető lézer modulációs sávszélessége a maximálisan kiadható vagy betölthető jelsebességre vonatkozik (digitális jelek esetén), vagy a kimeneti (vagy betöltött) analóg jel maximális sávszélességére.
Ezért, ha meg akarja érteni a sávszélességet, először meg kell értenie a lézer modulációját, a modulációs módot és a definíciót. A sávszélesség a modulációban megjelenő korlát.
A lézeres kommunikáció elve valójában egy bináris mód, 1 és 0 kódolt modulációja.
Például a lézerfény intenzitása magas szintű meghajtásnál nagy, ami 1-et jelent, és a lézerfény teljesítménye alacsony szintű meghajtásnál gyenge, ami 0.
Az információ a különböző teljesítmények közötti gyors váltással továbbítható.
Ez a gyors kapcsolás mesterségesen hozzáadhat egy előre meghatározott jelet, és kiadhatja azt a lézerteljesítménygörbére, amely egy "szemdiagramot" alkot.
Szemdiagram kialakítása
Digitális jelek esetén a magas és alacsony szintek változásainak több szekvencia kombinációja is lehet. Példaként 3 bitet véve a 000-111 8 kombinációja lehet. Az időtartományban a fenti szekvenciákból elegendő mennyiséget egy bizonyos referenciaponthoz igazítanak, majd a hullámformákat egymásra rakva szemdiagramot alkotnak. Ahogy az 1. ábrán látható. A vizsgálóműszer esetében a jel órajelét először a vizsgálandó jelből nyerjük vissza, majd a szemdiagramot az óra referenciaértékének megfelelően szuperponáljuk, és végül megjelenítjük.
Egy valós szemdiagramhoz, ahogy a 2. ábrán is látható, először láthatjuk a digitális hullámforma alapszintű konverziós paramétereit, mint például az átlagos emelkedési idő (Rise Time), esési idő (Fall Time), túllövés (Overshoot), alullövés. (Underhoot), küszöbszint (Threshold/CrossingPercent).
Lehetetlen, hogy a jel magas és alacsony szintjének feszültségértékei minden alkalommal teljesen konzisztensek maradjanak, és az sem biztosítható, hogy minden felső és alsó szint felfutó éle és lefutó éle egyszerre legyen . A 3. ábrán látható módon több jel szuperpozíciója miatt a szemdiagram jelvonala vastagabbá válik, és elmosódott lesz (Blur). Ezért a szemdiagram a jel zaját és jitterét is tükrözi: a függőleges feszültségtengelyen feszültségzajként (VoltageNoise) tükröződik; a vízszintes időtengelyen időtartomány jitterként (Jitter) tükröződik.
Ez egy kicsit túlzás. A szemdiagram nem a lézerátvitel szabadalma. Más kommunikációs területeken használják.
Térjünk vissza a lézer sávszélességéhez.
A lézerchipen belül a sávszélességet korlátozni kell az elektronlyukak rekombinációs időállandójával.
Valójában ez az elektromosság fénnyé való átalakulásának sebessége. Akár gyors, akár nem, mert a beinjektált áramnak gyorsan át kell váltania a jelnek megfelelő feszültségméretet. Ezalatt a kapcsolási idő alatt szükséges, hogy az elektromos áram a lehető leghamarabb fénnyé alakuljon, és kibocsátásra kerüljön, hogy ne befolyásolja az elektromosság következő jelét. Az elektronok és a lyukak azonban nem kapcsolódnak újra azonnal a belépés után. Egy bizonyos feszültség alatt a lassú működést választják. Időnként van egy parancsikon, és továbbra is közvetlenül a rekombinációs zónán akarnak átmenni. Az anyag hibái, ellenállása, kapacitása stb. hatással lesz. Ezért van egy sávszélesség-korlát.
A gyakorlatban számos korlátozó tényező van a sávszélességre vonatkozóan.
A lézer modulációs sávszélességének javítása érdekében a kulcs a lézer elektromos parazita tényezőinek hatásának csökkentése, különös tekintettel a parazita kapacitásra és a hordozók szállítási folyamatára a kvantumkút szerkezetében.
A nagy sebességű lézerek gyártása során a következő intézkedésekkel lehet javítani a készülék 3 dB-es sávszélességét:
① Az aktív terület alakváltozási (kompenzációs) többkvantumkútszerkezetet vesz fel – a kvantumkút lézerkút anyagát a kút felületével párhuzamos irányban biaxiális nyomófeszültségnek, a kút felületére merőleges irányban pedig húzófeszültségnek vetik alá, és a A vegyértéksáv tetején lévő nehézlyuk-energia szint megemelkedik, és ez a vegyértéksáv degenerálódik, így a spin-pályahasító sávból a nehézlyuk-sávba való elektronátmenet valószínűsége megközelítőleg nulla, ami csökkenti az Auger-rekombináció valószínűségét a szobában. hőmérséklet, ami ennek a kvantumkút-lézernek a küszöbáramának csökkenését, a vonalszélesség-növelési tényező csökkenését, valamint a relaxációs oszcillációs frekvencia, a modulációs sávszélesség és a differenciális erősítési együttható jelentős növekedését eredményezi.
② P-típusú adalékolás az aktív régióban – a p-típusú adalékolás csökkentheti a lyuktranszportot az SCH régión való áthaladáskor, ami a nagy sebességű kvantumkút eszközök fő korlátja; A p-típusú adalékolás nagyon nagy differenciális nyereséget érhet el, és egyenletesebbé teheti a hordozók eloszlását a kvantumban.
Ha az aktív tartományban a Zn adalékkoncentrációja megközelíti az 1018 cm-3 értéket, akkor 3 dB-es sávszélessége elérheti a 25 GHz-et, illetve a dopping 30 GHz-re növelheti az eszköz rezgési frekvenciáját (300 μm az üreg hossza). Ezen túlmenően, az erős adalékolás előnyös a vonalszélesség-növelési tényező csökkentésében és a differenciálerősítés további javításában is, amelyek mind előnyösek az eszköz modulációs jellemzőinek javításához.
③ Az elektromos parazita paraméterek csökkentése - A nagysebességű lézerek elektromos parazita paramétereinek, különösen a parazita kapacitásának csökkentése érdekében félszigetelő Fe-InP újranövekedési temetkezési technológiát lehet alkalmazni, és ezzel egyidejűleg csökkenteni kell az elektróda területét; önigazított keskeny mesa szerkezet (SA-CM) az eszköz parazita kapacitásának csökkentésére szolgál. Az emberek gyakran használják a poliimid töltés módszerét is a parazita kapacitás csökkentésére.
④ Növelje a fotonkoncentrációt és a differenciális erősítést a lézeren belül - A fotonkoncentráció növelése a lézerüregben növelheti a belső rezonanciafrekvenciát. A DFB struktúrával a lézeres hullámhossz és az erősítési csúcs hullámhossz negatív elhangolására (-10nm) növelhető a differenciális erősítés, ami növelheti a -3dB modulációs sávszélességet.
A félvezető lézerek nagysebességű modulációs karakterisztikáját korlátozó tényezők és a lézerek modulációs sávszélességének növelésének módjainak fenti elemzése, ezek a tényezők és ezek statikus jellemzői kölcsönösen befolyásolják egymást, így a nagysebességű lézerek tervezésénél egyéb jellemzők, mint pl. figyelembe kell venni a küszöbértékeket, a hőmérsékleti jellemzőket stb.
A címünk
B-1507 Ruiding Mansion, No.200 Zhenhua Rd, Xihu District
Telefonszám
0086 181 5840 0345
info@brandnew-china.com
