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半導(dǎo)體雷射震蕩條件

Semi Connect ? 來源:Semi Connect ? 2024-12-19 10:52 ? 次閱讀
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共振腔中雷射光來回(round trip)振蕩后保持光學(xué)自再現(xiàn)(self-consistency)的邊界條件,讓我們可以求得雷射要穩(wěn)定存在于共振腔必須符合兩條件,第一部分為振幅條件,第二則為相位條件。振幅條件說明了“閾值條件為增益與損耗相等”,接著就可以由閾值條件求得半導(dǎo)體雷射的閾值載子濃度(threshold carrier density)與閾值電流(threshold current)。接下來我們就可以推導(dǎo)在閾值條件以上時(shí)雷射光輸出的功率和注入電流的關(guān)系,進(jìn)而討論半導(dǎo)體雷射的操作效率。下一節(jié),我們?cè)僖氚雽?dǎo)體雷射的速率方程式(rate equation)來推導(dǎo)閾值條件與輸出特性。

圖2-6中,主動(dòng)層為提供增益的區(qū)域,而主動(dòng)層中的折射率和披覆層的折射率因存在差異而形成波導(dǎo)結(jié)構(gòu)。我們先來看雷射振蕩的第一個(gè)條件—振幅條件:

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在(2-27)式中,左側(cè)為半導(dǎo)體主動(dòng)層的增益,「為光學(xué)局限因子(opticalconfinement factor),代表光強(qiáng)度在主動(dòng)層中占所有光強(qiáng)的比率,相關(guān)的推導(dǎo)會(huì)在下一章中詳細(xì)介紹,ai與am分別為內(nèi)部損耗(internal loss)與鏡面損耗(mirror loss)。增益系數(shù)隨著注入載子濃度增加而變大,當(dāng)增益等于(2-27)式右側(cè)固定內(nèi)部損耗時(shí)及鏡面損耗,會(huì)達(dá)到穩(wěn)定條件而發(fā)出雷射光,此時(shí)的增益值即稱閾值增益(threshold gain)。

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原文標(biāo)題:半導(dǎo)體雷射震蕩條件

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