Šířka čáry
Názvy šířky čáry a šířky pásma laseru jsou velmi podobné, ale významy se velmi liší. Nejprve se podívejme na šířku čáry. Šířka čáry je poměrně snadno pochopitelná, což je poloviční maximální šířka laserového spektra.
Šířka pásma
Šířka pásma laseru není jednotkou délky spektra. Jeho celý název by se měl jmenovat laserová modulační šířka pásma.
Modulační šířka pásma polovodičového laseru se vztahuje k maximální rychlosti signálu, který lze vysílat nebo načítat (u digitálních signálů), nebo k maximální šířce pásma výstupního (nebo načteného) analogového signálu.
Pokud tedy chcete porozumět šířce pásma, musíte nejprve pochopit modulaci laseru, modulační režim a definici. Šířka pásma je limit, který se objeví v modulaci.
Principem laserové komunikace je vlastně binární mód, kódovaná modulace 1 a 0.
Například intenzita laserového světla při vysokoúrovňovém pohonu je velká, představuje 1, a výkon laserového světla při nízkoúrovňovém pohonu je slabý, představuje 0.
Informace lze přenášet rychlým přepínáním mezi různými výkony.
Toto rychlé přepínání může uměle přidat předem určený signál a vydat jej do křivky výkonu laseru, která vytvoří „diagram oka“.
Tvorba očního diagramu
U digitálních signálů mohou mít změny vysoké a nízké úrovně více kombinací sekvencí. Vezmeme-li jako příklad 3 bity, může existovat 8 kombinací 000-111. V časové oblasti je dostatečné množství výše uvedených sekvencí zarovnáno podle určitého referenčního bodu a poté jsou průběhy superponovány, aby vytvořily diagram oka. Jak je znázorněno na obrázku 1. U testovacího přístroje je hodinový signál signálu nejprve získán ze signálu, který má být testován, a poté je diagram oka superponován podle referenčního hodin a nakonec je zobrazen.
U skutečného diagramu oka, jak je znázorněno na obrázku 2, můžeme nejprve vidět základní parametry převodu úrovně digitálního průběhu, jako je průměrná doba náběhu (Rise Time), doba poklesu (Fall Time), překmit (Overshoot), podkmit. (Undershoot), prahová úroveň (Threshold/CrossingPercent).
Je nemožné, aby hodnoty napětí vysoké a nízké úrovně signálu zůstaly pokaždé zcela konzistentní, a také není možné zajistit, aby náběžná a sestupná hrana každé vysoké a nízké úrovně byla současně . Jak je znázorněno na obrázku 3, v důsledku superpozice více signálů se signální linie diagramu oka zesílí a objeví se rozmazané (rozmazané). Diagram oka proto také odráží šum a jitter signálu: na svislé ose napětí se odráží jako napěťový šum (VoltageNoise); na vodorovné časové ose se odráží jako jitter v časové oblasti (jitter).
To je trochu přitažené za vlasy. Diagram oka není patentem laserového přenosu. Používá se v jiných komunikačních oborech.
Vraťme se k šířce pásma laseru.
Uvnitř laserového čipu by měla být šířka pásma omezena časovou konstantou rekombinace elektronových děr.
Ve skutečnosti je to rychlost přeměny elektřiny na světlo. Ať už je to rychlé nebo ne, protože vstřikovaný proud musí rychle přepínat velikost napětí podle signálu. Během této spínací doby je nutné, aby se elektřina co nejdříve přeměnila na světlo a vyzařovala, aby neovlivňovala další signál elektřiny. Elektrony a díry se však nerekombinují ihned po vstupu. Pod určitým napětím se rozhodnou pro pomalý běh. Občas se najde zkratka a stejně chtějí jít přímo přes rekombinační zónu. Vady, odpor, kapacita atd. v materiálu budou mít vliv. Proto existuje omezení šířky pásma.
V praxi existuje mnoho omezujících faktorů pro šířku pásma.
Pokud má být zlepšena modulační šířka laseru, klíčové je snížení vlivu elektrických parazitních faktorů laseru, zejména parazitní kapacity a transportního procesu nosičů ve struktuře kvantové studny.
Při výrobě vysokorychlostních laserů lze pro zlepšení 3dB šířky pásma zařízení přijmout následující opatření:
① Aktivní oblast přijímá deformační (kompenzační) strukturu multikvantové studny – materiál laserové studny kvantové studny je vystaven biaxiálnímu tlakovému namáhání ve směru rovnoběžném s povrchem jamky a tahové deformaci ve směru kolmém k povrchu studny a Energetická hladina těžkých děr v horní části valenčního pásma stoupá a tento valenční pás je degenerovaný, čímž se pravděpodobnost přechodu elektronů z pásu štěpení spin-orbity do pásu těžkých děr přibližně rovná nule, což snižuje pravděpodobnost Augerovy rekombinace v místnosti teplota, což má za následek snížení prahového proudu tohoto kvantového vrtného laseru, snížení faktoru zesílení šířky čáry a významné zvýšení relaxační oscilační frekvence, modulační šířky pásma a koeficientu diferenciálního zisku.
② Doping typu P v aktivní oblasti - doping typu p může snížit transport děr při průchodu oblastí SCH, což je hlavní omezení pro vysokorychlostní zařízení s kvantovou studnou; Doping typu p může získat velmi vysoký diferenciální zisk a učinit distribuci nosičů v kvantové studni rovnoměrnější.
Pokud je koncentrace dopingu Zn v aktivní oblasti blízká 1018 cm-3, jeho 3dB šířka pásma může dosáhnout 25GHz a doping může také zvýšit frekvenci oscilací zařízení na 30GHz (délka dutiny je 300μm). Kromě toho je silný doping také prospěšný pro snížení faktoru zesílení šířky čáry a další zlepšení diferenciálního zisku, což jsou všechny přínosy pro zlepšení modulačních charakteristik zařízení.
③ Snížení elektrických parazitních parametrů - Za účelem snížení elektrických parazitních parametrů vysokorychlostních laserů, zejména parazitní kapacity, lze použít poloizolační technologii opětovného zahrabávání Fe-InP a současně je třeba zmenšit plochu elektrod; samozarovnaná úzká mesová struktura (SA-CM) se používá ke snížení parazitní kapacity zařízení. Lidé také často používají metodu plnění polyimidem ke snížení parazitní kapacity.
④ Zvyšte koncentraci fotonů a diferenciální zisk uvnitř laseru - Zvýšení koncentrace fotonů v dutině laseru může zvýšit vlastní rezonanční frekvenci. Použití struktury DFB k negativnímu rozladění vlnové délky laseru a maximální vlnové délky zisku (-10nm) může zvýšit rozdílový zisk, což může zvýšit -3dB modulační šířku pásma.
Výše uvedená analýza faktorů, které omezují vysokorychlostní modulační charakteristiky polovodičových laserů a způsoby zvýšení modulační šířky pásma laserů, tyto faktory a jejich statické charakteristiky se vzájemně ovlivňují, takže při navrhování vysokorychlostních laserů se počítají další charakteristiky, např. jako prahové hodnoty, teplotní charakteristiky atd., je třeba vzít v úvahu.
Naše adresa
B-1507 Ruiding Mansion, č. 200 Zhenhua Rd, okres Xihu
Telefonní číslo
0086 181 5840 0345
info@brandnew-china.com
