Lățimea liniilor
Numele lățimii liniei și lățimii de bandă a laserului sunt foarte asemănătoare, dar semnificațiile sunt foarte diferite. Mai întâi, să ne uităm la lățimea liniei. Lățimea liniei este relativ ușor de înțeles, adică jumătatea vârfului lățimii complete a spectrului laser.
Lățimea de bandă
Lățimea de bandă laser nu este o unitate de lungime a unui spectru. Numele său complet ar trebui să fie numit lățimea de bandă de modulare laser.
Lățimea de bandă de modulație a unui laser cu semiconductor se referă la rata maximă a semnalului care poate fi scos sau încărcat (pentru semnale digitale) sau la lățimea de bandă maximă a semnalului analogic de ieșire (sau încărcat).
Prin urmare, dacă doriți să înțelegeți lățimea de bandă, trebuie să înțelegeți mai întâi modulația laserului, modul de modulație și definiția. Lățimea de bandă este limita care apare în modulație.
Principiul comunicării laser este de fapt un mod binar, modulație codificată de 1 și 0.
De exemplu, intensitatea luminii laser la unitatea de nivel înalt este mare, reprezentând 1, iar puterea luminii laser la nivelul driverii la nivel scăzut este slabă, reprezentând 0.
Informațiile pot fi transmise prin comutarea rapidă între diferite puteri.
Această comutare rapidă poate adăuga în mod artificial un semnal predeterminat și îl poate scoate pe curba de putere a laserului, care va forma o „diagrama ochiului”.
Formarea diagramei ochiului
Pentru semnalele digitale, modificările nivelurilor înalt și scăzut pot avea mai multe combinații de secvențe. Luând ca exemplu 3 biți, pot exista 8 combinații de 000-111. În domeniul timpului, destule dintre secvențele de mai sus sunt aliniate în funcție de un anumit punct de referință, iar apoi formele de undă sunt suprapuse pentru a forma o diagramă oculară. După cum se arată în Figura 1. Pentru instrumentul de testare, semnalul de ceas al semnalului este mai întâi recuperat din semnalul de testat, apoi diagrama ochiului este suprapusă în funcție de referința ceasului și, în final, este afișată.
Pentru o diagramă a ochiului real, așa cum se arată în Figura 2, putem vedea mai întâi parametrii de conversie a nivelului de bază ai formei de undă digitale, cum ar fi timpul mediu de creștere (Rise Time), timpul de cădere (Fall Time), overshoot (Overshoot), undershoot (Undershoot), nivelul pragului (Threshold/CrossingPercent).
Este imposibil ca valorile de tensiune ale nivelurilor ridicate și scăzute ale semnalului să rămână complet consistente de fiecare dată și, de asemenea, este imposibil să se asigure că marginea ascendentă și marginea descendentă a fiecărui nivel înalt și scăzut sunt în același timp. . După cum se arată în Figura 3, datorită suprapunerii semnalelor multiple, linia de semnal a diagramei ochiului devine mai groasă și apare neclară (Blur). Prin urmare, diagrama ochiului reflectă și zgomotul și jitterul semnalului: pe axa verticală a tensiunii, acesta este reflectat ca zgomot de tensiune (VoltageNoise); pe axa orizontală a timpului, este reflectată ca jitter în domeniul timpului (Jitter).
Acest lucru este un pic exagerat. Diagrama ochilor nu este un brevet de transmisie cu laser. Este folosit în alte domenii de comunicare.
Să revenim la lățimea de bandă a laserului.
În interiorul cipului laser, lățimea de bandă ar trebui să fie limitată de constanta de timp de recombinare a găurilor de electroni.
De fapt, este rata de conversie a electricității în lumină. Indiferent dacă este rapid sau nu, deoarece curentul injectat trebuie să schimbe rapid mărimea tensiunii în funcție de semnal. În acest timp de comutare, este necesar ca energia electrică să fie convertită în lumină cât mai curând posibil și emisă, pentru a nu afecta următorul semnal al energiei electrice. Cu toate acestea, electronii și găurile nu se recombină imediat după intrare. Sub o anumită tensiune, vor alege să ruleze încet. Ocazional, există o comandă rapidă și totuși vor să treacă direct prin zona de recombinare. Defectele, rezistența, capacitatea etc. ale materialului vor avea un impact. Prin urmare, există o limită de lățime de bandă.
În practică, există mulți factori limitatori pentru lățimea de bandă.
Dacă se dorește îmbunătățirea lățimii de bandă de modulație a laserului, cheia este reducerea influenței factorilor electrici paraziți ai laserului, în special capacitatea parazită și procesul de transport al purtătorilor în structura sondei cuantice.
La fabricarea laserelor de mare viteză, pot fi luate următoarele măsuri pentru a îmbunătăți lățimea de bandă de 3 dB a dispozitivului:
① Zona activă adoptă o structură multi-cuantică a sondei cu deformare (compensare) - materialul sondei cu laser cu puțuri cuantice este supus unei tensiuni de compresiune biaxiale în direcția paralelă cu suprafața sondei și a tensiunii de tracțiune în direcția perpendiculară pe suprafața sondei, iar Nivelul de energie al găurii grele din partea superioară a benzii de valență crește, iar această bandă de valență este degenerată, făcând probabilitatea tranziției electronilor de la banda de divizare a orbitei de spin la banda de găuri grele aproximativ egală cu zero, reducând probabilitatea de recombinare Auger în cameră. temperatura, rezultând o scădere a curentului de prag al acestui laser cu godeu cuantic, o scădere a factorului de îmbunătățire a lățimii liniei și o creștere semnificativă a frecvenței de oscilație a relaxării, a lățimii de bandă de modulație și a coeficientului de câștig diferențial.
② Dopajul de tip P în regiunea activă - dopajul de tip p poate reduce transportul orificiilor atunci când trece prin regiunea SCH, care este principala limitare pentru dispozitivele cu puțuri cuantice de mare viteză; Dopajul de tip p poate obține un câștig diferențial foarte mare și poate face distribuția purtătorilor în cuantică mai uniformă.
Dacă concentrația de dopaj cu Zn în regiunea activă este aproape de 1018 cm-3, lățimea de bandă de 3dB poate ajunge la 25GHz, iar dopajul poate crește și frecvența de oscilație a dispozitivului la 30GHz (lungimea cavității este de 300μm). În plus, dopajul intens este, de asemenea, benefic pentru a reduce factorul de îmbunătățire a lățimii liniei și pentru a îmbunătăți în continuare câștigul diferențial, toate acestea fiind benefice pentru a îmbunătăți caracteristicile de modulare ale dispozitivului.
③ Reducerea parametrilor electrici paraziți - Pentru a reduce parametrii electrici paraziți ai laserelor de mare viteză, în special capacitatea parazită, poate fi utilizată tehnologia de îngropare semi-izolantă de recreștere Fe-InP, iar zona electrozului trebuie redusă în același timp; Structura mesa îngustă auto-aliniată (SA-CM) este utilizată pentru a reduce capacitatea parazitară a dispozitivului. De asemenea, oamenii folosesc adesea metoda de umplere cu poliimidă pentru a reduce capacitatea parazitară.
④ Creșteți concentrația de fotoni și câștigul diferențial în interiorul laserului - Creșterea concentrației de fotoni în cavitatea laserului poate crește frecvența de rezonanță intrinsecă. Utilizarea structurii DFB pentru a face ca lungimea de undă laser și lungimea de undă de vârf a câștigului să dezacordeze negativ (-10nm) poate crește câștigul diferențial, ceea ce poate crește lățimea de bandă de modulație de -3dB.
Analiza de mai sus a factorilor care limitează caracteristicile de modulare de mare viteză ale laserelor semiconductoare și modalitățile de creștere a lățimii de bandă de modulare a laserelor, acești factori și caracteristicile lor statice influențează reciproc, astfel încât atunci când proiectăm lasere de mare viteză, alte caracteristici, cum ar fi ca praguri, caracteristici de temperatură etc., trebuie luate în considerare.
Adresa noastră
B-1507 Conacul Ruiding, nr.200 Zhenhua Rd, districtul Xihu
Număr de telefon
0086 181 5840 0345
info@brandnew-china.com
