Emissiooni lainepikkus
Theemissioonlaseri lainepikkus sõltub energiast, mis vabaneb elektroni üleminekul juhtivusribalt valentsribale, mis on ligikaudu võrdne ribalaiusega E (eV).
hf=Eg--(3.4)
Kuna c=f, kus f ja λ on vastavalt kiiratud valguse sagedus ja lainepikkus, c=3 × 10⁻³ m/s, h=6.628 × 10⁻³ J·s ja 1 eV=1.60 × 10⁻¹ J, asendamine (3:-4)
Kuna ribalaius on seotud pooljuhtmaterjalide koostise ja sisaldusega, saab sellest põhimõttest lähtudes valmistada erineva emissioonilainepikkusega lasereid.
Läveomadused (P-I karakteristikud)
Laserite puhul, kui rakendatud edasivool saavutab teatud väärtuse, suureneb väljundoptiline võimsus järsult, mille tulemuseks on laseri võnkumine. Seda voolu nimetatakse lävivooluks, mida tähistatakse ε-ga. Tüüpilise pooljuhtlaseri väljundi karakteristikukõver on näidatud joonisel 3-6. Stabiilseks ja usaldusväärseks tööks, mida madalam on lävivool, seda parem.
Joonis 3-6 Tüüpilise laseri väljundkarakteristikud
Spektrilised omadused
Laseri spektraalomadused määravad eelkõige selle pikisuunalised režiimid. Tüüpilised spektraalkõverad mitme-režiimi ja ühe{2}}režiimiga laserite jaoks on näidatud joonistel 3-7a ja 3-7b. Siin, λ0tähistab lainepikkust, mis vastab pikisuunalise režiimi tipule maksimaalse kiirgusvõimsusega, mida nimetatakse tipplainepikkuseks, tavaliselt 850 nm, 1310 nm ja 1550 nm; ΔλAon laseri spektraallaius, mis on defineeritud kui lainepikkuse laius, mis vastab pikisuunalise režiimi mähisjoonele, mis väheneb pooleni selle maksimaalsest väärtusest, mida tuntakse ka kui täislaiust poole maksimumi juures (FWHM). Ühemoodilise-laseri spektraallaiust nimetatakse ka joonelaiuseks. Mitmemoodilise laseri spektraalmähisjoon sisaldab üldiselt 3-5 pikisuunalist režiimi, Δλ väärtusega ligikaudu 3-5 mm; hea ühemoodilise laseri Δλ väärtus on ligikaudu 0,1 nm või isegi väiksem. Δλ on lainepikkuse intervall kahe spektrijoone punkti vahel, kus pikirežiimi spektraalne kiirgusvõimsus on pool selle maksimaalsest väärtusest.
Joonis 3-7 Laseri spektraalsed omadused
Ühe-piki{1}}režiimiga laseri puhul on külg-režiimi summutusaste (MSR) määratletud kui põhirežiimi võimsuse P suhe0teisese külje-režiimi võimsus P0, ja see on laseri harmoonilise puhtuse mõõt.
MSR=10lg(3-6) Laseri emissioonispekter muutub vastavalt töötingimustele. Kui süstimisvool on alla lävivoolu, kiirgab laser laia spektriga fluorestsentsi; kui vool suureneb lävivooluni, siis spekter järsku kitseneb, intensiivsus suureneb ja tekib laseristamine; kui süstimisvool veelgi suureneb, suureneb põhirežiimi võimendus, samal ajal kui külg-režiimide võimendus väheneb, võnkerežiimide arv väheneb ja lõpuks ilmub üks-pikisuunaline laser. Laseri väljundspektri ja süstimisvoolu vaheline seos on näidatud joonisel 3-8.
Joonis 3-8 Laseri väljundspektri ja süstimisvoolu vaheline seos
Spektri laiust saab esitada ka sagedusega. Sageduse ja lainepikkuse vahelise seose põhjal saame:
Fotoelektriline efektiivsus
Fotoelektriline efektiivsus on elektrienergia ja optilise võimsuse suhe. Seda saab väljendada mitmel viisil:
(1) Sisemine kvanttõhusus Laserid kiirgavad valgust läbi aktiivsesse kihti süstitud elektronide ja aukude rekombinatsiooni, kuid mitte kõik süstitud elektronid ja augud ei saa läbida kiirguslikku rekombinatsiooni. Sisemine kvantefektiivsus tähistab aktiivses kihis genereeritud footonite arvu ja süstitud elektron-augupaaride arvu suhet, st ajaühikus genereeritud footonite arvu - süstitud elektron-augupaaride arvu ajaühikus.
(2) Väline kvantefektiivsus Laserite sisemise kvantefektiivsuse saab muuta väga kõrgeks, mõnel isegi lähenedes 100%-le, kuid laseri poolt kiiratavate footonite tegelik arv on palju väiksem kui aktiivses kihis tekkivate footonite arv. See on osaliselt tingitud sellest, et kiirgavas piirkonnas tekkivad footonid neelavad teiste materjalide poolt ja osaliselt seetõttu, et PN-siirde lainejuhiefekt vähendab oluliselt liidesest välja pääsevate footonite arvu. Seetõttu defineeritakse väline kvantefektiivsus ehk koguefektiivsus järgmiselt: (3-8) emiteeritud footonite arv r - süstitud elektron-augu paaride arv ajaühikus. (3-9)
Temperatuuri omadused
Laseri lävivoolu ja väljundoptilise võimsuse omadusi temperatuuri funktsioonina nimetatakse temperatuurinäitajateks. Laseri lävivoolu ja temperatuuri kõverat näitav kõver on näidatud joonisel 3-9. Nagu jooniselt näha, suureneb lävivool temperatuuri tõustes.
Laseri temperatuuritundlikkuse käsitlemiseks võib ajami vooluringis rakendada temperatuuri kompensatsiooni või seadme temperatuuri stabiilsuse säilitamiseks kasutada jahutit. Tavaliselt pakitakse laser komponendi moodustamiseks koos termistori, pooljuhtjahutiga jne.
Termistorit kasutatakse seadme temperatuuri tuvastamiseks ja jahuti juhtimiseks, saavutades suletud -ahela negatiivse tagasiside automaatse temperatuuri juhtimise.
Hajutatud tagasiside laser
Hajutatud tagasiside laserid (DFB-LD) on teatud tüüpi laserid, mis on võimelised genereerima dünaamiliselt juhitud ühe-režiimiga lasereid, tuntud ka kui dünaamilised ühemoodilised laserid, mis tähendab, et need on pooljuhtlaserid, mis võivad siiski töötada ühes režiimis ka suure kiirusega-modulatsiooni korral. Need on konstrueeritud, söövitades heteroliidese laseriga aktiivse kihi lähedusse gofreeritud perioodilise võre, mis tagab optilise võimenduse. Hajutatud tagasiside laserstruktuuri skemaatiline diagramm on näidatud joonisel 3-10.
Joonis 3-10 Jaotatud anti-laseri struktuuri skemaatiline diagramm
