Зависимость мощности оптического излучения

СИД и ПКГ от тока инжекции

В СИД оптическое излучение возникает при спонтанной рекомбинации электронов и дырок в области p-n перехода сразу после включения тока инжекции, и его мощность линейно растет с увеличением тока инжекции J (рис….). При достаточно большом значении J начинает сказываться тепловой разогрев полупроводника. Это приводит к смещению квазиуровней Ферми в сторону середины запрещенной зоны, к уменьшению степени вырождения электронов и дырок и соответствующему уменьшению мощности излучения.

Для ПКГ характерно наличие порогового тока инжекции J_пор. При увеличении тока инжекции возрастает разность , то есть возрастает степень вырождения полупроводника, а это определяет усиление света в переходе. Когда ток J становится выше Jпор начинается процесс лазерной генерации. Это связано с тем, что при падении световой волны на полупрозрачное зеркало лишь часть ее отразится обратно. Поэтому усиление света при двойном проходе через полупроводник должно быть таким, чтобы на полупрозрачное зеркало вернулась световая волна не меньшая, чем в предыдущий раз. Только тогда световая волна начнет возрастать от прохода к проходу. Это условие как раз и выполняется при токах J > J_пор. В противном случае световая волна будет затухать. Увеличение J выше J_пор приводит к линейному увеличению мощности излучения. При больших токах инжекции начинает сказываться тепловой разогрев полупроводника, что как и в СИД приводит к падению мощности излучения.

Спектр излучения.

Ширина спектра излучение СИД определяется степенью вырождения носителей заряда в полупроводнике (рис…..)и лежит в диапазоне частот:

< < .

В ПКГ спектр излучения значительно уже. Причина этого заключается в том, что усиление в полосе частот Δν неодинаково (рис…. Оптическое излучение СИД). На частоте максимального излучения ν₀ «рождается» большее число фотонов, и при каждом проходе через полупроводник световая волна этой частоты усиливается больше, чем свет других частот. Поэтому при большом числе проходов излечения в оптическом резонаторе спустя сравнительно короткое время подавляющее число фотонов будет обладать очень близкими значениями энергии, соответствующей частоте максимального усиления ν₀. Происходит сужение спектра индуцированного излучения ПКГ (рис….). На практике спектральные графики строят в зависимости от длины волны излучения. Переход от частоты к длине волны осуществляют, используя соотношение λ = с/ν, где с – скорость света.