Širina črte
Imena širine črte in pasovne širine laserja sta si zelo podobna, vendar se pomeni zelo razlikujeta. Najprej si oglejmo širino črte. Širino črte je razmeroma lahko razumeti, kar je polna polna širina laserskega spektra.
Pasovna širina
Pasovna širina laserja ni enota dolžine spektra. Njegovo polno ime bi se moralo imenovati pasovna širina laserske modulacije.
Modulacijska pasovna širina polprevodniškega laserja se nanaša na največjo hitrost signala, ki se lahko odda ali naloži (za digitalne signale), ali največjo pasovno širino izhodnega (ali naloženega) analognega signala.
Če torej želite razumeti pasovno širino, morate najprej razumeti modulacijo laserja, način modulacije in definicijo. Pasovna širina je meja, ki se pojavi v modulaciji.
Načelo laserske komunikacije je pravzaprav binarni način, kodirana modulacija 1 in 0.
Na primer, intenzivnost laserske svetlobe pri visokem nivoju pogona je velika, kar predstavlja 1, in moč laserske svetlobe pri nizkem nivoju pogona je šibka, kar predstavlja 0.
Informacije se lahko prenašajo s hitrim preklapljanjem med različnimi močmi.
To hitro preklapljanje lahko umetno doda vnaprej določen signal in ga odda v krivuljo moči laserja, ki bo oblikovala "očesni diagram".
Oblikovanje očesnega diagrama
Pri digitalnih signalih imajo lahko spremembe visokih in nizkih ravni več kombinacij zaporedja. Če za primer vzamemo 3 bite, je lahko 8 kombinacij 000-111. V časovni domeni je dovolj zgornjih zaporedij poravnanih glede na določeno referenčno točko, nato pa se valovne oblike prekrivajo, da tvorijo očesni diagram. Kot je prikazano na sliki 1. Za preskusni instrument se signal ure signala najprej obnovi iz signala, ki ga je treba testirati, nato pa se očesni diagram nadgradi glede na referenčno uro in končno prikaže.
Za pravi očesni diagram, kot je prikazan na sliki 2, lahko najprej vidimo osnovne parametre pretvorbe nivoja digitalne valovne oblike, kot so povprečni čas vzpona (Rise Time), čas padca (Fall Time), prekoračitev (Overshoot), podhod (Undershoot), raven praga (Threshold/CrossingPercent).
Nemogoče je, da bi vrednosti napetosti visoke in nizke ravni signala vedno ostale popolnoma dosledne, prav tako je nemogoče zagotoviti, da sta naraščajoči in padajoči rob vsake visoke in nizke ravni hkrati . Kot je prikazano na sliki 3, postane signalna črta očesnega diagrama zaradi superpozicije več signalov debelejša in zamegljena (Blur). Zato očesni diagram odraža tudi šum in tresenje signala: na navpični napetostni osi se odraža kot napetostni šum (VoltageNoise); na vodoravni časovni osi se odraža kot tresenje časovne domene (Jitter).
To je malce namišljeno. Očesni diagram ni patent laserskega prenosa. Uporablja se na drugih komunikacijskih področjih.
Vrnimo se k pasovni širini laserja.
Znotraj laserskega čipa mora biti pasovna širina omejena s časovno konstanto rekombinacije elektronskih lukenj.
Pravzaprav je to stopnja pretvorbe električne energije v svetlobo. Ne glede na to, ali je hitro ali ne, ker mora vbrizgani tok hitro preklopiti velikost napetosti glede na signal. V tem preklopnem času je potrebno, da se električna energija čim prej pretvori v svetlobo in odda, da ne vpliva na naslednji signal električne energije. Vendar se elektroni in luknje ne združijo takoj po vstopu. Pod določeno napetostjo se bodo odločili za počasen tek. Občasno obstaja bližnjica in še vedno želijo iti neposredno skozi območje rekombinacije. Napake, upor, kapacitivnost itd. v materialu bodo vplivali. Zato obstaja omejitev pasovne širine.
V praksi obstaja veliko omejevalnih dejavnikov za pasovno širino.
Če želimo izboljšati modulacijsko pasovno širino laserja, je ključno zmanjšati vpliv električnih parazitskih dejavnikov laserja, zlasti parazitske kapacitivnosti in transportnega procesa nosilcev v strukturi kvantne vrtine.
Pri izdelavi visokohitrostnih laserjev je mogoče sprejeti naslednje ukrepe za izboljšanje pasovne širine naprave 3dB:
① Aktivno območje prevzame deformacijsko (kompenzacijsko) strukturo z več kvantnimi jamicami - material laserske jamine s kvantno jamo je izpostavljen dvoosni tlačni deformaciji v smeri, ki je vzporedna s površino jamine, in natezni deformaciji v smeri, ki je pravokotna na površino jamine, in raven energije težkih lukenj na vrhu valenčnega pasu se dvigne in ta valenčni pas je degeneriran, zaradi česar je verjetnost prehoda elektrona iz pasu spin-orbite v pas težkih lukenj približno enaka nič, kar zmanjša verjetnost Augerjeve rekombinacije pri sobni temperature, kar ima za posledico zmanjšanje praga toka tega laserja s kvantnimi vrtinami, zmanjšanje faktorja povečanja širine črte in znatno povečanje frekvence relaksacijskega nihanja, pasovne širine modulacije in koeficienta diferenčnega ojačanja.
② Dopiranje tipa P v aktivni regiji - dopiranje tipa p lahko zmanjša transport lukenj pri prehodu skozi območje SCH, kar je glavna omejitev za naprave s kvantnimi vrtinami visoke hitrosti; Dopiranje tipa p lahko doseže zelo visoko diferencialno ojačanje in naredi porazdelitev nosilcev v kvantni jami bolj enakomerno.
Če je koncentracija dopinga Zn v aktivnem območju blizu 1018 cm-3, lahko njegova pasovna širina 3dB doseže 25GHz, doping pa lahko tudi poveča frekvenco nihanja naprave na 30GHz (dolžina votline je 300μm). Poleg tega je močan doping koristen tudi za zmanjšanje faktorja povečanja širine linije in nadaljnje izboljšanje diferencialnega ojačanja, kar je vse koristno za izboljšanje modulacijskih značilnosti naprave.
③ Zmanjšanje električnih parazitskih parametrov - Za zmanjšanje električnih parazitskih parametrov visokohitrostnih laserjev, zlasti parazitske kapacitivnosti, je mogoče uporabiti polizolacijsko tehnologijo ponovne rasti Fe-InP, hkrati pa je treba zmanjšati površino elektrode; samoporavnana ozka meza struktura (SA-CM) se uporablja za zmanjšanje parazitske kapacitivnosti naprave. Ljudje pogosto uporabljajo tudi metodo polnjenja s poliimidom za zmanjšanje parazitske kapacitivnosti.
④ Povečajte koncentracijo fotonov in diferencialno ojačanje znotraj laserja - Povečanje koncentracije fotonov v votlini laserja lahko poveča lastno resonančno frekvenco. Uporaba strukture DFB za negativno razglašeno valovno dolžino generiranja in najvišjo valovno dolžino ojačanja (-10nm) lahko poveča diferencialno ojačanje, kar lahko poveča pasovno širino modulacije -3dB.
Zgornja analiza dejavnikov, ki omejujejo modulacijske značilnosti visoke hitrosti polprevodniških laserjev in načinov za povečanje pasovne širine modulacije laserjev, so ti dejavniki in njihove statične značilnosti medsebojno vplivni, zato pri načrtovanju laserjev visoke hitrosti druge značilnosti, kot upoštevati je treba pragove, temperaturne značilnosti itd.
Naš naslov
Dvorec B-1507 Ruiding, št. 200 Zhenhua Rd, okrožje Xihu
Telefonska številka
0086 181 5840 0345
E-pošta
info@brandnew-china.com
