Širina linije
Nazivi širine linije i propusnosti lasera vrlo su slični, ali značenja su vrlo različita. Prvo, pogledajmo širinu linije. Širina linije relativno je laka za razumijevanje, a to je pola vrha pune širine laserskog spektra.
Širina pojasa
Širina pojasa lasera nije jedinica duljine spektra. Njegov puni naziv trebao bi se zvati širina pojasa laserske modulacije.
Modulacijska širina pojasa poluvodičkog lasera odnosi se na maksimalnu brzinu signala koja se može poslati ili učitati (za digitalne signale), ili maksimalnu širinu pojasa izlaznog (ili učitanog) analognog signala.
Stoga, ako želite razumjeti propusnost, prvo morate razumjeti modulaciju lasera, način modulacije i definiciju. Širina pojasa je granica koja se pojavljuje u modulaciji.
Princip laserske komunikacije zapravo je binarni mod, kodirana modulacija 1 i 0.
Na primjer, intenzitet laserskog svjetla pod visokom razinom pogona je velik, što predstavlja 1, a snaga laserskog svjetla pod niskom razinom pogona je slaba, što predstavlja 0.
Informacije se mogu prenositi brzim prebacivanjem između različitih snaga.
Ovo brzo prebacivanje može umjetno dodati unaprijed određeni signal i poslati ga u krivulju snage lasera, koja će oblikovati "dijagram oka".
Formiranje očnog dijagrama
Za digitalne signale, promjene visokih i niskih razina mogu imati više kombinacija sekvenci. Uzimajući 3 bita kao primjer, može postojati 8 kombinacija 000-111. U vremenskoj domeni, dovoljan broj gornjih sekvenci je poravnat prema određenoj referentnoj točki, a zatim se valni oblici superponiraju kako bi formirali dijagram oka. Kao što je prikazano na slici 1. Za ispitni instrument, taktni signal signala prvo se obnavlja iz signala koji se ispituje, a zatim se očni dijagram superponira prema referenci takta i konačno prikazuje.
Za pravi očni dijagram, kao što je prikazano na slici 2, prvo možemo vidjeti osnovne parametre pretvorbe razine digitalnog valnog oblika, kao što je prosječno vrijeme porasta (Rise Time), vrijeme pada (Fall Time), prekoračenje (Overshoot), undershoot (Undershoot), razina praga (Threshold/CrossingPercent).
Nemoguće je da vrijednosti napona visoke i niske razine signala ostanu potpuno dosljedne svaki put, a također je nemoguće osigurati da rastući rub i padajući rub svake visoke i niske razine budu u isto vrijeme . Kao što je prikazano na slici 3, zbog superpozicije više signala, signalna linija očnog dijagrama postaje deblja i dolazi do zamućenja (Blur). Prema tome, očni dijagram također odražava šum i podrhtavanje signala: na okomitoj naponskoj osi on se reflektira kao naponski šum (VoltageNoise); na vodoravnoj vremenskoj osi odražava se kao podrhtavanje vremenske domene (Jitter).
Ovo je malo pretjerano. Dijagram oka nije patent laserskog prijenosa. Koristi se u drugim područjima komunikacije.
Vratimo se na propusnost lasera.
Unutar laserskog čipa, propusnost bi trebala biti ograničena vremenskom konstantom rekombinacije elektronskih šupljina.
Zapravo, to je brzina pretvorbe električne energije u svjetlost. Bilo to brzo ili ne, jer ubrizgana struja mora brzo promijeniti veličinu napona prema signalu. Tijekom tog vremena preklapanja, potrebno je da se električna energija što je prije moguće pretvori u svjetlost i emitira, kako ne bi utjecala na sljedeći signal električne energije. Međutim, elektroni i šupljine ne rekombiniraju odmah nakon ulaska. Pod određenim naponom, oni će odlučiti trčati polako. Povremeno postoji prečac, a oni ipak žele proći izravno kroz zonu rekombinacije. Defekti, otpor, kapacitet itd. u materijalu će imati utjecaj. Stoga postoji ograničenje propusnosti.
U praksi postoji mnogo ograničavajućih faktora za propusnost.
Ako se želi poboljšati propusnost modulacije lasera, ključno je smanjiti utjecaj električnih parazitskih čimbenika lasera, posebno parazitske kapacitivnosti i procesa prijenosa nositelja u strukturi kvantne jame.
Pri proizvodnji lasera velike brzine mogu se poduzeti sljedeće mjere za poboljšanje propusnosti uređaja od 3dB:
① Aktivno područje usvaja deformacijsku (kompenzacijsku) strukturu s više kvantnih jažica - materijal laserske jažice kvantne jažice podvrgnut je dvoosnom tlačnom naprezanju u smjeru paralelnom s površinom jažice i vlačnom naprezanju u smjeru okomitom na površinu jažice, a energetska razina teških šupljina na vrhu valentnog pojasa raste, a ovaj valentni pojas je degeneriran, čineći vjerojatnost prijelaza elektrona iz pojasa cijepanja spin-orbite u pojas teških šupljina približno jednakom nuli, smanjujući vjerojatnost Augerove rekombinacije na sobnoj temperature, što rezultira smanjenjem struje praga ovog lasera s kvantnim jažinama, smanjenjem faktora povećanja širine linije i značajnim povećanjem frekvencije relaksacijske oscilacije, širine pojasa modulacije i koeficijenta diferencijalnog pojačanja.
② P-tip dopinga u aktivnom području - p-tip dopinga može smanjiti transport rupa pri prolasku kroz SCH područje, što je glavno ograničenje za uređaje s kvantnim jažinama velike brzine; p-tip dopinga može postići vrlo visoko diferencijalno pojačanje i učiniti distribuciju nositelja u kvantnoj jažici jednoličnijom.
Ako je koncentracija Zn dopinga u aktivnom području blizu 1018 cm-3, njegova propusnost od 3dB može doseći 25 GHz, a dopiranje također može povećati frekvenciju osciliranja uređaja na 30 GHz (duljina šupljine je 300 μm). Osim toga, jako dopiranje također je korisno za smanjenje faktora povećanja širine linije i daljnje poboljšanje diferencijalnog pojačanja, što je sve korisno za poboljšanje modulacijskih karakteristika uređaja.
③ Smanjenje električnih parazitskih parametara - Kako bi se smanjili električni parazitski parametri lasera velike brzine, posebno parazitski kapacitet, može se koristiti poluizolacijska tehnologija ponovnog rasta Fe-InP, a površina elektrode mora se smanjiti u isto vrijeme; samoporavnana uska meza struktura (SA-CM) koristi se za smanjenje parazitskog kapaciteta uređaja. Ljudi također često koriste metodu punjenja poliimidom za smanjenje parazitskog kapaciteta.
④ Povećajte koncentraciju fotona i diferencijalno pojačanje unutar lasera - Povećanje koncentracije fotona u šupljini lasera može povećati intrinzičnu rezonantnu frekvenciju. Korištenje DFB strukture da se valna duljina generiranja i vršna valna duljina pojačanja negativno detunira (-10nm) može povećati diferencijalno pojačanje, što može povećati propusnost modulacije -3dB.
Gornja analiza čimbenika koji ograničavaju značajke modulacije velike brzine poluvodičkih lasera i načina za povećanje širine pojasa modulacije lasera, ti čimbenici i njihove statičke karakteristike međusobno utječu, tako da pri projektiranju lasera velike brzine druge karakteristike, kao što su potrebno je uzeti u obzir pragove, temperaturne karakteristike itd.
Naša adresa
B-1507 Ruiding Mansion, No.200 Zhenhua Rd, Xihu District
Broj telefona
0086 181 5840 0345
info@brandnew-china.com
