Источники излучения для волоконно-оптических линий связи. Кавецкая И.В - 12 стр.

                                        12
энергиям. Существует вероятность, что равновесие восстановится путем
спонтанных переходов электронов (спонтанной излучательной рекомбинации
электронов и дырок) с излучением фотонов.
      Возможны и вынужденные переходы под действием внешнего поля
равновероятно с поглощением и излучением фотонов. В полупроводниковых
лазерах используются исключительно прямозонные полупроводники, так как в
кристаллах большая вероятность безызлучательных переходов (то есть
интенсивные процессы диссипации энергии).
      Конкурентноспособными с безызлучательными переходами являются
только переходы вблизи краев зон. Следовательно, переходы происходят между
«дном» зоны проводимости и «потолком» валентной зоны, т. е. резонансная
частота перехода и соответствующая ей длина световой волны λ0 определяются
из условий:

                          hν 0 =E g ,        λ0 =ch
                                                      Eg ,
                        или λ0(мкм) = 1,24/Еg (эВ).
      Когда на лазерный диод подается прямое смещение и начинает протекать
ток, устройство не сразу начинает работать в лазерном режиме. При низком
уровне тока испускаемый свет возникает главным образом за счет спонтанной
эмиссии и имеет спектральную характеристику шириной порядка сотен
ангстрем – некогерентный свет. По мере нарастания тока накачки в области
перехода создается высокая степень инверсной населенности и излучается
больше фотонов. Спонтанное излучение происходит более или менее
равномерно во всех направлениях. Большинство фотонов двигается в
направлениях, приводящих их к быстрому выходу из области с инверсной
населенностью, в которой может происходить стимулированная эмиссия, и,
таким образом, они оказываются неспособными воспроизводить самих себя.
Однако те несколько фотонов, которые проходят строго в плоскости перехода
перпендикулярно отражающим торцевым поверхностям, в состоянии
многократно повторить себя до того, как они выйдут из лазера.
      Кроме того, для любой данной энергии между зонами и для
распределения дырок и электронов существует одно особое значение энергии
(длины волны), которое является преимущественным по сравнению с другими.
В первом приближении эта длина волны обычно соответствует длине волны
эмиссионного пика в данном материале. В результате такого преимущества по
энергии и направлению, когда стимулированное излучение возникает с
возрастанием    тока, испускаемое излучение         существенно   сужается
одновременно по ширине спектра и по пространственной расходимости. Когда
возникает стимулированное излучение, возрастает и плотность фотонов
(интенсивность) оптической моды, что приводит к дальнейшему возрастанию
стимулированного излучения и большему расходу электронно-дырочных пар в
единицу времени. Следовательно, спонтанное излучение подавляется при
данной скорости генерации электронно-дырочных пар из-за того, что
стимулированное излучение использует генерируемые пары до того, как они