Πλάτος γραμμής
Τα ονόματα του πλάτους γραμμής και του εύρους ζώνης του λέιζερ είναι πολύ παρόμοια, αλλά οι έννοιες είναι πολύ διαφορετικές. Αρχικά, ας δούμε το πλάτος της γραμμής. Το πλάτος της γραμμής είναι σχετικά εύκολο να γίνει κατανοητό, το οποίο είναι η μισή κορυφή του πλήρους πλάτους του φάσματος λέιζερ.
Εύρος ζώνης
Το εύρος ζώνης λέιζερ δεν είναι μονάδα μήκους ενός φάσματος. Το πλήρες όνομά του θα πρέπει να ονομάζεται εύρος ζώνης διαμόρφωσης λέιζερ.
Το εύρος ζώνης διαμόρφωσης ενός λέιζερ ημιαγωγών αναφέρεται στον μέγιστο ρυθμό σήματος που μπορεί να εξέλθει ή να φορτωθεί (για ψηφιακά σήματα) ή στο μέγιστο εύρος ζώνης του αναλογικού σήματος εξόδου (ή φορτωμένου).
Επομένως, εάν θέλετε να κατανοήσετε το εύρος ζώνης, πρέπει πρώτα να κατανοήσετε τη διαμόρφωση του λέιζερ, τη λειτουργία διαμόρφωσης και τον ορισμό. Το εύρος ζώνης είναι το όριο που εμφανίζεται στη διαμόρφωση.
Η αρχή της επικοινωνίας με λέιζερ είναι στην πραγματικότητα ένας δυαδικός τρόπος, κωδικοποιημένη διαμόρφωση 1 και 0.
Για παράδειγμα, η ένταση του φωτός λέιζερ κάτω από τη μονάδα δίσκου υψηλού επιπέδου είναι μεγάλη, αντιπροσωπεύει το 1, και η ισχύς του φωτός λέιζερ κάτω από τη μονάδα δίσκου χαμηλής στάθμης είναι ασθενής, αντιπροσωπεύοντας το 0.
Οι πληροφορίες μπορούν να μεταδοθούν με γρήγορη εναλλαγή μεταξύ διαφορετικών δυνάμεων.
Αυτή η γρήγορη εναλλαγή μπορεί να προσθέσει τεχνητά ένα προκαθορισμένο σήμα και να το εξάγει στην καμπύλη ισχύος του λέιζερ, η οποία θα σχηματίσει ένα «οφθαλμικό διάγραμμα».
Σχηματισμός οφθαλμικού διαγράμματος
Για τα ψηφιακά σήματα, οι αλλαγές υψηλών και χαμηλών επιπέδων μπορούν να έχουν πολλαπλούς συνδυασμούς ακολουθιών. Λαμβάνοντας ως παράδειγμα 3 bit, μπορεί να υπάρχουν 8 συνδυασμοί του 000-111. Στο πεδίο του χρόνου, αρκετές από τις παραπάνω ακολουθίες ευθυγραμμίζονται σύμφωνα με ένα συγκεκριμένο σημείο αναφοράς και στη συνέχεια οι κυματομορφές υπερτίθενται για να σχηματίσουν ένα οφθαλμικό διάγραμμα. Όπως φαίνεται στο Σχήμα 1. Για το όργανο δοκιμής, το σήμα ρολογιού του σήματος ανακτάται πρώτα από το προς δοκιμή σήμα και, στη συνέχεια, το οφθαλμικό διάγραμμα υπερτίθεται σύμφωνα με την αναφορά ρολογιού και, τέλος, εμφανίζεται.
Για ένα πραγματικό οφθαλμικό διάγραμμα, όπως φαίνεται στο Σχήμα 2, μπορούμε πρώτα να δούμε τις παραμέτρους μετατροπής βασικού επιπέδου της ψηφιακής κυματομορφής, όπως ο μέσος χρόνος ανόδου (Ώρα ανόδου), χρόνος πτώσης (Ώρα πτώσης), υπέρβαση (Υπέρβαση), υποσκλήρυνση (Υπόβαση), επίπεδο κατωφλίου (Threshold/CrossingPercent).
Είναι αδύνατο οι τιμές τάσης των υψηλών και χαμηλών επιπέδων του σήματος να παραμένουν απόλυτα σταθερές κάθε φορά και είναι επίσης αδύνατο να διασφαλιστεί ότι η ανερχόμενη και η καθοδική άκρη κάθε υψηλής και χαμηλής στάθμης είναι ταυτόχρονα . Όπως φαίνεται στο Σχήμα 3, λόγω της υπέρθεσης πολλαπλών σημάτων, η γραμμή σήματος του οφθαλμικού διαγράμματος γίνεται παχύτερη και εμφανίζεται θολή (Θόλωμα). Επομένως, το οφθαλμικό διάγραμμα αντικατοπτρίζει επίσης το θόρυβο και το τρέμουλο του σήματος: στον κατακόρυφο άξονα τάσης, αντανακλάται ως θόρυβος τάσης (VoltageNoise). στον οριζόντιο άξονα του χρόνου, αντανακλάται ως jitter στον τομέα του χρόνου (Jitter).
Αυτό είναι λίγο τραβηγμένο. Το οφθαλμικό διάγραμμα δεν αποτελεί δίπλωμα ευρεσιτεχνίας μετάδοσης με λέιζερ. Χρησιμοποιείται σε άλλα πεδία επικοινωνίας.
Ας επιστρέψουμε στο εύρος ζώνης του λέιζερ.
Μέσα στο τσιπ λέιζερ, το εύρος ζώνης θα πρέπει να περιορίζεται από τη σταθερά χρόνου ανασυνδυασμού των οπών ηλεκτρονίων.
Στην πραγματικότητα, είναι ο ρυθμός μετατροπής της ηλεκτρικής ενέργειας σε φως. Είτε είναι γρήγορο είτε όχι, γιατί το εγχυόμενο ρεύμα πρέπει να αλλάξει γρήγορα το μέγεθος της τάσης σύμφωνα με το σήμα. Κατά τη διάρκεια αυτού του χρόνου μεταγωγής απαιτείται το ηλεκτρικό ρεύμα να μετατρέπεται σε φως το συντομότερο δυνατό και να εκπέμπεται, ώστε να μην επηρεάζεται το επόμενο σήμα του ηλεκτρισμού. Ωστόσο, τα ηλεκτρόνια και οι οπές δεν ανασυνδυάζονται αμέσως μετά την είσοδο. Κάτω από μια συγκεκριμένη τάση, θα επιλέξουν να λειτουργούν αργά. Περιστασιακά, υπάρχει μια συντόμευση και εξακολουθούν να θέλουν να περάσουν απευθείας από τη ζώνη ανασυνδυασμού. Τα ελαττώματα, η αντίσταση, η χωρητικότητα κ.λπ. στο υλικό θα έχουν αντίκτυπο. Επομένως, υπάρχει ένα όριο εύρους ζώνης.
Στην πράξη, υπάρχουν πολλοί περιοριστικοί παράγοντες για το εύρος ζώνης.
Εάν το εύρος ζώνης διαμόρφωσης του λέιζερ πρόκειται να βελτιωθεί, το κλειδί είναι να μειωθεί η επίδραση των ηλεκτρικών παρασιτικών παραγόντων του λέιζερ, ιδιαίτερα της παρασιτικής χωρητικότητας και της διαδικασίας μεταφοράς των φορέων στη δομή του κβαντικού φρεατίου.
Κατά την κατασκευή λέιζερ υψηλής ταχύτητας, μπορούν να ληφθούν τα ακόλουθα μέτρα για τη βελτίωση του εύρους ζώνης 3dB της συσκευής:
① Η ενεργή περιοχή υιοθετεί μια δομή πολλαπλών κβαντικών φρεατίων καταπόνησης (αντιστάθμισης) - το υλικό του πηγαδιού λέιζερ κβαντικού φρεατίου υπόκειται σε διαξονική συμπιεστική τάση προς την κατεύθυνση παράλληλη προς την επιφάνεια του φρεατίου και σε τάση εφελκυσμού στην κατεύθυνση κάθετη προς την επιφάνεια του φρεατίου και Το επίπεδο ενέργειας βαριάς οπής στην κορυφή της ζώνης σθένους αυξάνεται και αυτή η ζώνη σθένους είναι εκφυλισμένη, καθιστώντας την πιθανότητα μετάβασης ηλεκτρονίων από τη ζώνη διάσπασης τροχιάς σπιν στη ζώνη βαριάς οπής περίπου ίση με μηδέν, μειώνοντας την πιθανότητα ανασυνδυασμού Auger στο δωμάτιο θερμοκρασία, με αποτέλεσμα τη μείωση του ρεύματος κατωφλίου αυτού του λέιζερ κβαντικού φρεατίου, μείωση του παράγοντα ενίσχυσης του πλάτους γραμμής και σημαντική αύξηση της συχνότητας ταλάντωσης χαλάρωσης, του εύρους ζώνης διαμόρφωσης και του συντελεστή διαφορικής απολαβής.
② ντόπινγκ τύπου P στην ενεργό περιοχή - το ντόπινγκ τύπου p μπορεί να μειώσει τη μεταφορά οπών κατά τη διέλευση από την περιοχή SCH, που είναι ο κύριος περιορισμός για συσκευές κβαντικών πηγαδιών υψηλής ταχύτητας. Το ντόπινγκ τύπου p μπορεί να αποκτήσει πολύ υψηλό διαφορικό κέρδος και να κάνει την κατανομή των φορέων στο κβαντικό πηγάδι πιο ομοιόμορφη.
Εάν η συγκέντρωση ντόπινγκ Zn στην ενεργή περιοχή είναι κοντά στα 1018 cm-3, το εύρος ζώνης των 3dB μπορεί να φτάσει τα 25 GHz και το ντόπινγκ μπορεί επίσης να αυξήσει τη συχνότητα ταλάντωσης της συσκευής στα 30 GHz (το μήκος κοιλότητας είναι 300μm). Επιπλέον, το βαρύ ντόπινγκ είναι επίσης ευεργετικό για τη μείωση του συντελεστή ενίσχυσης πλάτους γραμμής και περαιτέρω βελτίωση του διαφορικού κέρδους, τα οποία είναι όλα ευεργετικά για τη βελτίωση των χαρακτηριστικών διαμόρφωσης της συσκευής.
③ Μειώστε τις ηλεκτρικές παρασιτικές παραμέτρους - Προκειμένου να μειωθούν οι ηλεκτρικές παρασιτικές παράμετροι των λέιζερ υψηλής ταχύτητας, ειδικά η παρασιτική χωρητικότητα, μπορεί να χρησιμοποιηθεί ημιμονωτική τεχνολογία αναγέννησης Fe-InP και η περιοχή του ηλεκτροδίου πρέπει να μειωθεί ταυτόχρονα. Η αυτοευθυγραμμισμένη στενή δομή μέσου (SA-CM) χρησιμοποιείται για τη μείωση της παρασιτικής χωρητικότητας της συσκευής. Οι άνθρωποι συχνά χρησιμοποιούν επίσης τη μέθοδο πλήρωσης πολυιμιδίου για τη μείωση της παρασιτικής χωρητικότητας.
④ Αυξήστε τη συγκέντρωση φωτονίων και το διαφορικό κέρδος μέσα στο λέιζερ - Η αύξηση της συγκέντρωσης φωτονίων στην κοιλότητα του λέιζερ μπορεί να αυξήσει την εγγενή συχνότητα συντονισμού. Η χρήση της δομής DFB για να αποσυντονιστεί αρνητικά το μήκος κύματος lasing και το μήκος κύματος κορυφής κέρδους (-10nm) μπορεί να αυξηθεί το διαφορικό κέρδος, το οποίο μπορεί να αυξήσει το εύρος ζώνης διαμόρφωσης -3dB.
Η παραπάνω ανάλυση των παραγόντων που περιορίζουν τα χαρακτηριστικά διαμόρφωσης υψηλής ταχύτητας των λέιζερ ημιαγωγών και των τρόπων αύξησης του εύρους ζώνης διαμόρφωσης των λέιζερ, αυτοί οι παράγοντες και τα στατικά τους χαρακτηριστικά επηρεάζουν αμοιβαία, έτσι κατά το σχεδιασμό λέιζερ υψηλής ταχύτητας, άλλα χαρακτηριστικά, όπως π. ως κατώφλια, χαρακτηριστικά θερμοκρασίας κ.λπ., πρέπει να ληφθούν υπόψη.
Η διεύθυνσή μας
B-1507 Ruiding Mansion, No. 200 Zhenhua Rd, Xihu District
Αριθμός τηλεφώνου
0086 181 5840 0345
Ηλεκτρονικό ταχυδρομείο
info@brandnew-china.com
