Henrique salgado, Optical Communication Systems (MEEC-OCT)

Lasers semicondutores

SumSumááriorio

– Princípios básicos: emissão e absorção de radiação

– Realimentação óptica: condição limiar

– Equações de taxa: resposta a um degrau

– Potência emitida, eficiência quântica externa

– Lasers multimodo:Estrutura e espectro de emissão

– Lasers monmodo e sua estrutura

– Modulação de díodos laser e largura de banda

– Efeitos da temperatura

– Fiabilidade

Henrique salgado, Optical Communication Systems (MEEC-OCT)

Lasers semicondutores

•• Laser: Light Emission by Stimulated Emission ofLaser: Light Emission by Stimulated Emission of Radiation Radiation

•• EmissEmissãão e absoro e absorçãção de radiao de radiaçãçãoo

•• CondiCondiçãção para emisso para emissãão estimuladao estimulada

– Inversão de população ->injecção de electrões

– Realimentação (ganho superior às perdas)

Henrique salgado, Optical Communication Systems (MEEC-OCT)

Lasers semicondutores•• Laser Fabry-Perot (multimodo)Laser Fabry-Perot (multimodo)

– Cavidade ressonante

•• RealimentaRealimentaçãção o óópticaptica

Laser multimode spectrum

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Lasers semicodutores•• Curva potCurva potêência ncia óóptica-correnteptica-corrente

– A relação entre a potência óptica geradainternamente e a corrente injectada foi obtidateóricamente, a partir das equações de taxa,assumindo eficiência quântica interna igual àunidade:

†

j = hiGt ph

eV(I - Ith ), I > Ith

j - número de fotões emitidos/volume

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Laser semicondutores•• EficiEficiêências de conversncias de conversããoo

– Eficiência Eléctrica he=Pout/VfIf

– Eficiência Total : razão entre o nº de fotões emitidose o nº de electrões injectados (Eg em eV)

– Eficiência quântica interna: razão entre o nº de fotõesgerados na cavidade e o nº de electrões injectados(próximo da unidade)

– Eficiência quântica externa (diferencial): razão entreo aumento do nº de fotões emitidos acima do limiare o aumento do nº de electrões injectados

†

hext @1

Eg

dPdI

= hiGgth -a

Ggth

†

hT @Pout

IEg

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Laser semicondutores•• RepostaReposta a um a um degrau em corrente degrau em corrente

Laser large signal turn-on response to a current step at t=0with 100 ps rise time and an amplitude of 2Ith (Ioff/Ith = 1.1).

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Lasers semicondutores•• EstruturaEstrutura

– Gain-guide

– Index-guided

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Lasers semicondutores•• FiabilidadeFiabilidade

Henrique salgado, Optical Communication Systems (MEEC-OCT)

Bibliografia

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•• J. J. GowarGowar, Optical communications systems, Prentice, Optical communications systems, PrenticeHall, 1983Hall, 1983

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