Viivanleveys
Laserin viivanleveyden ja kaistanleveyden nimet ovat hyvin samankaltaisia, mutta merkitykset ovat hyvin erilaisia. Katsotaanpa ensin viivan leveyttä. Viivan leveys on suhteellisen helppo ymmärtää, mikä on laserspektrin puolihuipun koko leveys.
Kaistanleveys
Laserin kaistanleveys ei ole spektrin pituusyksikkö. Sen koko nimeä pitäisi kutsua lasermodulaatiokaistanleveydeksi.
Puolijohdelaserin modulaatiokaistanleveys tarkoittaa suurinta signaalinopeutta, joka voidaan lähettää tai ladata (digitaalisille signaaleille), tai analogisen lähtösignaalin (tai ladatun) enimmäiskaistanleveyttä.
Siksi, jos haluat ymmärtää kaistanleveyden, sinun on ensin ymmärrettävä laserin modulaatio, modulaatiotila ja määritelmä. Kaistanleveys on raja, joka näkyy modulaatiossa.
Laserviestinnän periaate on itse asiassa binäärimuoto, 1:n ja 0:n koodattu modulaatio.
Esimerkiksi laserin valon intensiteetti korkean tason ajon aikana on suuri, edustaen 1:tä, ja laservaloteho matalan tason ajon aikana on heikko, edustaen 0.
Tietoa voidaan välittää vaihtamalla nopeasti eri tehojen välillä.
Tämä nopea kytkentä voi keinotekoisesti lisätä ennalta määrätyn signaalin ja lähettää sen laserin tehokäyrään, joka muodostaa "silmäkaavion".
Silmäkaavion muodostus
Digitaalisten signaalien kohdalla korkeiden ja matalien tason muutoksilla voi olla useita sekvenssiyhdistelmiä. Esimerkkinä 3 bitistä 000-111 voi olla 8 yhdistelmää. Aika-alueella riittävästi yllä olevia sekvenssejä kohdistetaan tietyn vertailupisteen mukaan, ja sitten aaltomuodot asetetaan päällekkäin silmädiagrammin muodostamiseksi. Kuten kuvassa 1. Testauslaitteen osalta signaalin kellosignaali palautetaan ensin testattavasta signaalista, jonka jälkeen silmädiagrammi asetetaan päällekkäin kelloreferenssin mukaisesti ja lopuksi näytetään.
Kuvassa 2 esitetyssä todellisessa silmäkaaviossa voimme nähdä ensin digitaalisen aaltomuodon perustason muunnosparametrit, kuten keskimääräinen nousuaika (Rise Time), laskuaika (Fall Time), ylitys (Overshoot), aliarvo. (Aliarvo), kynnystaso (Threshold/CrossingPercent).
On mahdotonta, että signaalin korkean ja matalan tason jännitearvot pysyvät täysin yhdenmukaisina joka kerta, ja on myös mahdotonta varmistaa, että kunkin korkean ja matalan tason nouseva reuna ja laskeva reuna ovat samaan aikaan. . Kuten kuvassa 3 näkyy, useiden signaalien superpositiosta johtuen silmädiagrammin signaaliviivasta tulee paksumpi ja esiintyy sumeutta (Blur). Siksi silmäkaavio heijastaa myös signaalin kohinaa ja värinää: pystysuoralla jänniteakselilla se heijastuu jännitekohinana (VoltageNoise); vaakasuuntaisella aikaakselilla se heijastuu aikatason värinänä (Jitter).
Tämä on vähän kaukaa haettua. Silmäkaavio ei ole laserlähetyksen patentti. Sitä käytetään muilla viestintäaloilla.
Palataan laserin kaistanleveyteen.
Lasersirun sisällä kaistanleveyttä tulisi rajoittaa elektronien reikien rekombinaatioaikavakiolla.
Itse asiassa se on sähkön muuntumisnopeus valoksi. Olipa se nopea tai ei, koska syötettävän virran on vaihdettava nopeasti jännitekoko signaalin mukaan. Tänä kytkentäaikana sähkön tulee muuttua valoksi mahdollisimman pian ja säteillä, jotta se ei vaikuta sähkön seuraavaan signaaliin. Elektronit ja reiät eivät kuitenkaan yhdisty välittömästi sisäänpääsyn jälkeen. Tietyllä jännitteellä ne päättävät toimia hitaasti. Joskus on pikakuvake, ja he haluavat silti mennä suoraan rekombinaatioalueen läpi. Materiaalin viat, vastus, kapasitanssi jne. vaikuttavat. Siksi kaistanleveys on rajoitettu.
Käytännössä kaistanleveyttä rajoittavia tekijöitä on monia.
Jos laserin modulaatiokaistanleveyttä halutaan parantaa, on avainasemassa vähentää laserin sähköisten loistekijöiden, erityisesti loiskapasitanssin ja kantoaaltojen kuljetusprosessin vaikutusta kvanttikuivon rakenteessa.
Nopeita lasereita valmistettaessa voidaan tehdä seuraavat toimenpiteet laitteen 3dB kaistanleveyden parantamiseksi:
① Aktiivisella alueella on venymä (kompensaatio) monikvanttikaivon rakenne – kvanttikuivon laserkaivon materiaali altistetaan biaksiaaliselle puristusjännitykselle kaivon pinnan suuntaisessa suunnassa ja vetojännitykselle kohtisuorassa suunnassa kaivon pintaan nähden, ja raskaan reiän energiataso valenssikaistan yläosassa nousee, ja tämä valenssivyöhyke on rappeutunut, mikä tekee elektronin siirtymisen todennäköisyydestä spin-kiertoradan jakokaistalta raskaan reiän kaistalle suunnilleen nollaksi, mikä vähentää Augerin rekombinaation todennäköisyyttä huoneessa lämpötila, mikä johtaa tämän kvanttikuoppalaserin kynnysvirran laskuun, linjan leveyden lisäyskertoimen pienenemiseen ja relaksaatiovärähtelytaajuuden, modulaation kaistanleveyden ja differentiaalisen vahvistuskertoimen merkittävään kasvuun.
② P-tyypin doping aktiivisella alueella - p-tyypin doping voi vähentää reikien kulkeutumista kulkiessaan SCH-alueen läpi, mikä on suurin rajoitus nopeille kvanttikuivolaitteille; p-tyyppinen doping voi saada erittäin suuren erovahvistuksen ja tehdä kantoaaltojen jakautumisesta kvanttikuivossa tasaisemman.
Jos Zn-seostuspitoisuus aktiivisella alueella on lähellä 1018 cm-3, sen 3dB kaistanleveys voi nousta 25 GHz:iin ja doping voi myös nostaa laitteen värähtelytaajuuden 30 GHz:iin (ontelon pituus on 300 μm). Lisäksi raskas doping on myös hyödyllistä vähentää viivan leveyden lisäystekijää ja parantaa edelleen erovahvistusta, mikä kaikki ovat hyödyllisiä laitteen modulaatioominaisuuksien parantamiseksi.
③ Pienennä sähköisiä loisparametreja - Nopeiden lasereiden sähköisten loisparametrien, erityisesti loiskapasitanssin, vähentämiseksi voidaan käyttää puolieristävää Fe-InP-uudelleenkasvuhautaustekniikkaa, ja elektrodin pinta-alaa on pienennettävä samanaikaisesti; Itsekohdistettua kapeaa mesarakennetta (SA-CM) käytetään vähentämään laitteen loiskapasitanssia. Ihmiset käyttävät usein myös polyimidin täyttömenetelmää loiskapasitanssin vähentämiseksi.
④ Kasvata fotonipitoisuutta ja differentiaalivahvistusta laserin sisällä - Fotonipitoisuuden lisääminen laserontelossa voi lisätä luontaista resonanssitaajuutta. DFB-rakenteen käyttäminen laseraallonpituuden ja vahvistushuipun aallonpituuden virittämiseksi negatiivisesti (-10nm) voi lisätä differentiaalivahvistusta, mikä voi lisätä -3dB modulaatiokaistanleveyttä.
Yllä oleva analyysi puolijohdelaserien nopeita modulaatioominaisuuksia rajoittavista tekijöistä ja keinoista lisätä lasereiden modulaatiokaistanleveyttä, nämä tekijät ja niiden staattiset ominaisuudet vaikuttavat toisiinsa, joten nopeita lasereita suunniteltaessa muut ominaisuudet, kuten esim. kynnysarvot, lämpötilaominaisuudet jne. on otettava huomioon.
Osoitteemme
B-1507 Ruiding Mansion, No.200 Zhenhua Rd, Xihu District
Puhelinnumero
0086 181 5840 0345
Sähköposti
info@brandnew-china.com
