တစ်ပိုင်းလျှပ်ကူးပစ္စည်းလေဆာ၏ အလုပ်လုပ်ပုံနိယာမ

အလုပ်လုပ်ပုံ အခြေခံမူတစ်ပိုင်းလျှပ်ကူးပစ္စည်း လေဆာ

ပထမဦးစွာ၊ semiconductor laser များအတွက် parameter လိုအပ်ချက်များကို မိတ်ဆက်ပေးထားပြီး အဓိကအားဖြင့် အောက်ပါအချက်များပါဝင်သည်-
၁။ Photoelectric စွမ်းဆောင်ရည်- extinction ratio၊ dynamic linewidth နှင့် အခြား parameters များအပါအဝင်၊ ဤ parameters များသည် ဆက်သွယ်ရေးစနစ်များတွင် semiconductor lasers ၏ စွမ်းဆောင်ရည်ကို တိုက်ရိုက်အကျိုးသက်ရောက်စေသည်။
၂။ ဖွဲ့စည်းပုံဆိုင်ရာ ကန့်သတ်ချက်များ- တောက်ပသော အရွယ်အစားနှင့် အစီအစဉ်၊ ထုတ်ယူမှုအဆုံး အဓိပ္ပာယ်ဖွင့်ဆိုချက်၊ တပ်ဆင်မှု အရွယ်အစားနှင့် အပြင်အဆင် အရွယ်အစား ကဲ့သို့သော။
၃။ လှိုင်းအလျား- တစ်ပိုင်းလျှပ်ကူးပစ္စည်းလေဆာ၏ လှိုင်းအလျားအပိုင်းအခြားမှာ 650~1650nm ဖြစ်ပြီး တိကျမှုမြင့်မားသည်။
၄။ ကန့်သတ်ချက်လျှပ်စီးကြောင်း (Ith) နှင့် လည်ပတ်မှုလျှပ်စီးကြောင်း (lop) : ဤကန့်သတ်ချက်များသည် တစ်ပိုင်းလျှပ်ကာလေဆာ၏ စတင်လည်ပတ်မှုအခြေအနေများနှင့် အလုပ်လုပ်သည့်အခြေအနေကို ဆုံးဖြတ်ပေးသည်။
၅။ ပါဝါနှင့် ဗို့အား- အလုပ်လုပ်နေသော တစ်ပိုင်းလျှပ်ကူးပစ္စည်းလေဆာ၏ ပါဝါ၊ ဗို့အားနှင့် လျှပ်စီးကြောင်းကို တိုင်းတာခြင်းဖြင့် ၎င်းတို့၏ အလုပ်လုပ်ပုံလက္ခဏာများကို နားလည်ရန် PV၊ PI နှင့် IV မျဉ်းကွေးများကို ရေးဆွဲနိုင်သည်။

အလုပ်လုပ်ပုံ အခြေခံမူ
၁။ Gain အခြေအနေများ- lasing medium (active region) ရှိ charge carrier များ၏ inversion distribution ကို တည်ထောင်ထားသည်။ semiconductor တွင် အီလက်ထရွန်များ၏ စွမ်းအင်ကို ဆက်တိုက်နီးပါး စွမ်းအင်အဆင့်များဖြင့် ကိုယ်စားပြုသည်။ ထို့ကြောင့်၊ particle number ၏ inversion ကိုရရှိရန်အတွက် energy band ဒေသနှစ်ခုကြားရှိ low energy state ရှိ valence band ၏ထိပ်ရှိ holes အရေအတွက်ထက် များစွာပိုများရမည်။ ၎င်းကို homojunction သို့မဟုတ် heterojunction တွင် positive bias ကို အသုံးချပြီး lower energy valence band မှ higher energy conduction band သို့ အီလက်ထရွန်များကို လှုံ့ဆော်ရန် active layer ထဲသို့ လိုအပ်သော carrier များကို ထိုးသွင်းခြင်းဖြင့် ပြုလုပ်သည်။ reversed particle population state ရှိ အီလက်ထရွန်အများအပြားသည် holes များနှင့် recombine လုပ်သောအခါ၊ stimulated emission ဖြစ်ပေါ်သည်။
၂။ အမှန်တကယ် ညီညွတ်သော လှုံ့ဆော်မှုရောင်ခြည်ကို ရရှိရန်အတွက်၊ လှုံ့ဆော်မှုရောင်ခြည်ကို laser oscillation ဖြစ်ပေါ်စေရန် optical resonator တွင် အကြိမ်ပေါင်းများစွာ ပြန်လည်ထည့်သွင်းရမည်ဖြစ်ပြီး၊ laser ၏ resonator ကို semiconductor crystal ၏ natural cleavage မျက်နှာပြင်ဖြင့် မှန်ကဲ့သို့ ဖွဲ့စည်းထားပြီး၊ များသောအားဖြင့် အလင်း၏အဆုံးတွင် high reflection multilayer dielectric film ဖြင့် ಲೇಪထားပြီး၊ ချောမွေ့သောမျက်နှာပြင်ကို reduced reflection film ဖြင့် ಲೇಪထားသည်။ Fp cavity (Fabry-Perot cavity) semiconductor laser အတွက်၊ FP cavity ကို crystal ၏ pn junction plane နှင့် ထောင့်မှန်ကျသော natural cleavage plane ကို အသုံးပြု၍ အလွယ်တကူ တည်ဆောက်နိုင်သည်။
(၃) တည်ငြိမ်သော oscillation တစ်ခုဖွဲ့စည်းရန်အတွက်၊ laser medium သည် resonator ကြောင့်ဖြစ်ပေါ်လာသော optical loss နှင့် cavity မျက်နှာပြင်မှ laser output ကြောင့်ဖြစ်ပေါ်လာသော loss အတွက်လျော်ကြေးပေးရန်လုံလောက်သော gain ပေးနိုင်ရမည်ဖြစ်ပြီး cavity ရှိ light field ကိုအဆက်မပြတ်တိုးမြှင့်ပေးရမည်။ ၎င်းတွင် current injection လုံလောက်သော strong ပမာဏရှိရမည်၊ ဆိုလိုသည်မှာ particle number inversion လုံလောက်စွာရှိရမည်၊ particle number inversion ဒီဂရီမြင့်လေ gain ပိုများလေဖြစ်ပြီး၊ ဆိုလိုသည်မှာ လိုအပ်ချက်သည် current threshold condition တစ်ခုနှင့်ကိုက်ညီရမည်။ laser သည် threshold သို့ရောက်ရှိသောအခါ၊ သတ်မှတ်ထားသော wavelength ရှိသောအလင်းကို cavity တွင် resonate လုပ်ပြီး amplify လုပ်နိုင်ပြီး နောက်ဆုံးတွင် laser နှင့် continuous output ကိုဖွဲ့စည်းနိုင်သည်။

စွမ်းဆောင်ရည်လိုအပ်ချက်
၁။ မော်ဂျူလာရှင်း bandwidth နှင့် rate- semiconductor lasers နှင့် ၎င်းတို့၏ မော်ဂျူလာရှင်းနည်းပညာသည် ကြိုးမဲ့ optical ဆက်သွယ်ရေးတွင် အရေးကြီးပြီး မော်ဂျူလာရှင်း bandwidth နှင့် rate သည် ဆက်သွယ်ရေးအရည်အသွေးကို တိုက်ရိုက်အကျိုးသက်ရောက်စေသည်။ အတွင်းပိုင်း မော်ဂျူလာရှင်း လေဆာ (တိုက်ရိုက်ပြုပြင်ထားသော လေဆာ) သည် ၎င်း၏ မြန်နှုန်းမြင့် ပို့လွှတ်မှုနှင့် ကုန်ကျစရိတ်နည်းပါးမှုကြောင့် optical fiber ဆက်သွယ်ရေးတွင် မတူညီသော နယ်ပယ်များအတွက် သင့်လျော်ပါသည်။
၂။ ရောင်စဉ်ဝိသေသလက္ခဏာများနှင့် မော်ဂျူးရှင်းဝိသေသလက္ခဏာများ- တစ်ပိုင်းလျှပ်ကူးပစ္စည်း ဖြန့်ဝေထားသော တုံ့ပြန်ချက်လေဆာများ (DFB လေဆာ) ၎င်းတို့၏ အလွန်ကောင်းမွန်သော ရောင်စဉ်ဝိသေသလက္ခဏာများနှင့် မော်ဂျူလေးရှင်း ဝိသေသလက္ခဏာများကြောင့် optical fiber ဆက်သွယ်ရေးနှင့် အာကာသ optical ဆက်သွယ်ရေးတွင် အရေးကြီးသော အလင်းအရင်းအမြစ်တစ်ခု ဖြစ်လာခဲ့သည်။
၃။ ကုန်ကျစရိတ်နှင့် အစုလိုက်အပြုံလိုက်ထုတ်လုပ်မှု- တစ်ပိုင်းလျှပ်ကူးပစ္စည်းလေဆာများသည် ကြီးမားသောထုတ်လုပ်မှုနှင့် အသုံးချမှုများ၏ လိုအပ်ချက်များကို ဖြည့်ဆည်းရန်အတွက် ကုန်ကျစရိတ်နည်းပါးပြီး အစုလိုက်အပြုံလိုက်ထုတ်လုပ်မှု၏ အားသာချက်များရှိရန် လိုအပ်သည်။
၄။ ပါဝါသုံးစွဲမှုနှင့် ယုံကြည်စိတ်ချရမှု- ဒေတာစင်တာများကဲ့သို့သော အသုံးချမှုအခြေအနေများတွင်၊ တစ်ပိုင်းလျှပ်ကူးပစ္စည်းလေဆာများသည် ရေရှည်တည်ငြိမ်သောလည်ပတ်မှုကိုသေချာစေရန် ပါဝါသုံးစွဲမှုနည်းပါးခြင်းနှင့် ယုံကြည်စိတ်ချရမှုမြင့်မားခြင်း လိုအပ်သည်။