Šírka čiary
Názvy šírky čiary a šírky pásma lasera sú veľmi podobné, ale významy sú veľmi odlišné. Najprv sa pozrime na šírku čiary. Šírka čiary je pomerne ľahko pochopiteľná, čo je polovičný vrchol celej šírky laserového spektra.
Šírka pásma
Šírka pásma lasera nie je jednotkou dĺžky spektra. Jeho celý názov by sa mal volať laserová modulačná šírka pásma.
Modulačná šírka pásma polovodičového lasera sa vzťahuje na maximálnu rýchlosť signálu, ktorý môže byť na výstupe alebo načítaní (pre digitálne signály), alebo na maximálnu šírku pásma výstupného (alebo načítaného) analógového signálu.
Preto, ak chcete pochopiť šírku pásma, musíte najprv pochopiť moduláciu lasera, modulačný režim a definíciu. Šírka pásma je limit, ktorý sa objavuje v modulácii.
Princíp laserovej komunikácie je vlastne binárny mód, kódovaná modulácia 1 a 0.
Napríklad intenzita laserového svetla pri vysokoúrovňovom pohone je veľká, čo predstavuje 1, a výkon laserového svetla pri nízkoúrovňovom pohone je slabý, čo predstavuje 0.
Informácie je možné prenášať rýchlym prepínaním medzi rôznymi výkonmi.
Toto rýchle prepínanie môže umelo pridať vopred určený signál a vyviesť ho do krivky výkonu lasera, ktorá vytvorí „diagram oka“.
Tvorba očného diagramu
Pre digitálne signály môžu mať zmeny vysokej a nízkej úrovne viacero kombinácií sekvencií. Ak vezmeme ako príklad 3 bity, môže existovať 8 kombinácií 000-111. V časovej oblasti je dostatok vyššie uvedených sekvencií zarovnaných podľa určitého referenčného bodu a potom sa tvary vĺn prekrývajú, aby vytvorili diagram oka. Ako je znázornené na obrázku 1. V prípade testovacieho prístroja sa hodinový signál signálu najprv získa zo signálu, ktorý sa má testovať, a potom sa diagram oka prekryje podľa referenčného hodinového signálu a nakoniec sa zobrazí.
Pre skutočný diagram oka, ako je znázornené na obrázku 2, môžeme najskôr vidieť základné parametre konverzie úrovne digitálneho tvaru vlny, ako je priemerný čas nábehu (Rise Time), čas poklesu (Fall Time), prekmit (Overshoot), podkmit. (Undershoot), prahová úroveň (Threshold/CrossingPercent).
Nie je možné, aby hodnoty napätia vysokej a nízkej úrovne signálu zostali vždy úplne konzistentné, a tiež nie je možné zabezpečiť, aby nábežná a zostupná hrana každej vysokej a nízkej úrovne boli súčasne . Ako je znázornené na obrázku 3, v dôsledku superpozície viacerých signálov sa signálna čiara diagramu oka stáva hrubšou a dochádza k rozmazaniu (rozmazaniu). Preto diagram oka odráža aj šum a jitter signálu: na zvislej osi napätia sa odráža ako napäťový šum (VoltageNoise); na horizontálnej časovej osi sa prejaví ako jitter v časovej oblasti (Jitter).
Toto je trochu pritiahnuté za vlasy. Diagram oka nie je patentom laserového prenosu. Používa sa v iných komunikačných oblastiach.
Vráťme sa k šírke pásma lasera.
Vo vnútri laserového čipu by mala byť šírka pásma obmedzená časovou konštantou rekombinácie elektrónových dier.
V skutočnosti je to miera premeny elektriny na svetlo. Či je rýchly alebo nie, pretože vstreknutý prúd musí rýchlo prepínať veľkosť napätia podľa signálu. Počas tohto spínacieho času je potrebné, aby sa elektrina čo najskôr premenila na svetlo a vyžiarila, aby neovplyvnila ďalší signál elektriny. Elektróny a diery sa však nerekombinujú hneď po vstupe. Pri určitom napätí sa rozhodnú bežať pomaly. Občas sa vyskytne skratka a aj tak chcú ísť priamo cez zónu rekombinácie. Poruchy, odpor, kapacita atď. v materiáli budú mať vplyv. Preto existuje obmedzenie šírky pásma.
V praxi existuje veľa limitujúcich faktorov pre šírku pásma.
Ak sa má zlepšiť modulačná šírka lasera, kľúčové je zníženie vplyvu elektrických parazitných faktorov lasera, najmä parazitnej kapacity a transportného procesu nosičov v štruktúre kvantovej studne.
Pri výrobe vysokorýchlostných laserov je možné prijať nasledujúce opatrenia na zlepšenie šírky pásma 3dB zariadenia:
① Aktívna oblasť využíva deformačnú (kompenzačnú) štruktúru multikvantovej jamky – materiál jamky kvantovej laserovej jamky je vystavený biaxiálnemu tlakovému namáhaniu v smere rovnobežnom s povrchom jamky a ťahovej deformácii v smere kolmom na povrch jamky a Energetická hladina ťažkých dier v hornej časti valenčného pásma stúpa a tento valenčný pás je degenerovaný, čím sa pravdepodobnosť prechodu elektrónov z rozdeľovacieho pásma spin-orbity do pásma ťažkej diery približne rovná nule, čím sa znižuje pravdepodobnosť Augerovej rekombinácie v miestnosti. teplota, čo má za následok zníženie prahového prúdu tohto kvantového vrtného lasera, zníženie faktora zosilnenia šírky čiary a výrazné zvýšenie relaxačnej oscilačnej frekvencie, šírky modulačného pásma a koeficientu diferenciálneho zisku.
② Doping typu P v aktívnej oblasti - doping typu p môže znížiť transport dier pri prechode cez oblasť SCH, čo je hlavné obmedzenie pre vysokorýchlostné zariadenia s kvantovými vrtmi; Doping typu p môže získať veľmi vysoký diferenciálny zisk a urobiť distribúciu nosičov v kvantovej studni rovnomernejšiu.
Ak je koncentrácia dopingu Zn v aktívnej oblasti blízka 1018 cm-3, jeho 3dB šírka pásma môže dosiahnuť 25GHz a doping môže tiež zvýšiť frekvenciu oscilácií zariadenia na 30GHz (dĺžka dutiny je 300μm). Okrem toho je silný doping tiež prospešný na zníženie faktora zosilnenia šírky čiary a ďalšie zlepšenie diferenciálneho zisku, čo je všetko prospešné na zlepšenie modulačných charakteristík zariadenia.
③ Znížte elektrické parazitné parametre - Na zníženie elektrických parazitných parametrov vysokorýchlostných laserov, najmä parazitnej kapacity, je možné použiť poloizolačnú technológiu opätovného rastu Fe-InP a súčasne je potrebné zmenšiť oblasť elektród; samozarovnávacia úzka mesová štruktúra (SA-CM) sa používa na zníženie parazitnej kapacity zariadenia. Ľudia tiež často používajú metódu plnenia polyimidu na zníženie parazitnej kapacity.
④ Zvýšte koncentráciu fotónov a diferenciálny zisk vo vnútri lasera - Zvýšenie koncentrácie fotónov v dutine lasera môže zvýšiť vlastnú rezonančnú frekvenciu. Použitie štruktúry DFB na negatívne rozladenie vlnovej dĺžky lasera a maximálnej vlnovej dĺžky zisku (-10nm) môže zvýšiť rozdielový zisk, čo môže zvýšiť -3dB modulačnú šírku pásma.
Vyššie uvedená analýza faktorov, ktoré obmedzujú vysokorýchlostné modulačné charakteristiky polovodičových laserov a spôsoby zvyšovania modulačnej šírky pásma laserov, tieto faktory a ich statické charakteristiky sa vzájomne ovplyvňujú, takže pri navrhovaní vysokorýchlostných laserov sa zohľadňujú ďalšie charakteristiky, napr. ako prahové hodnoty, teplotné charakteristiky atď.
Naša adresa
B-1507 Ruiding Mansion, č. 200 Zhenhua Rd, okres Xihu
Telefónne číslo
0086 181 5840 0345
info@brandnew-china.com
