Optisk kommunikation i deep space - Steen Eiler Jørgensen

silicium.dk

Optisk kommunikation i deep space - Steen Eiler Jørgensen

54 Lasere

“Almindelige” laserdioder kaldes også EELs (Edge Emitting Lasers), da laserlyset

kommer ud ad siden på halvledermaterialet. I de senere år er der dukket

en ny type af halvlederlaser op: VCSELS. VCSELs står for Vertical Cavity Surface

Emitting Lasers og udsender i modsætning til EELs laserlyset vertikalt ud

fra overfladen. Dette kombinerer de lave produktionsomkostninger ved lysdioder

med laserens høje effekt. VCSELs har lavere tærskelstrømme end EELs,

omkring 3 mA.

6.3 Pulsing

Faststoflaserne besidder den interessante egenskab, at det vha. “Q-switching”,

“cavity dumping” eller “mode locking” er relativt enkelt at koncentrere uhyre

mængder energi i meget kortvarige pulser. Halvlederlasere kan også bringes til

at pulse, som regel vha. “gain switching”, hvor man blot pulser pumpestrømmen.

Det er også muligt at pulse halvlederlasere vha. Q-switching, men teknikken bag

disse metoder er ikke nær så enkel som for faststoflasere.

I forbindelse med pulsede lasere er to egenskaber interessante: repetitionsfrekvensen

(også kaldet repetitionsraten), νlaser der angiver hvor mange pulser,

en given laser er i stand til at udsende pr. sekund, samt pulslængden, tp, der

angiver hvor lang tid, en puls varer. Den maksimale repetitionsfrekvens, en laser

kan køre med, er udtryk for det minimum af tid, der skal gå, før laseren er fuldt

opladet og klar til at slippe pulsen løs. Den tid, laseren skal bruge på at lade op,

kaldes “dødtiden”, og er det reciprokke af laserens maksimale repetitionsfrekvens:

td = ν −1

max,laser

(6.1)

De forskellige metoder, man bruger til at pulse lasere, resulterer i forskellige

pulsformer. Den udsendte effekt mht. tiden er hverken gaussisk eller rektangulær.

Dog må der generelt gælde, at den totale energi udsendt i en puls er

tp

Ep =

0

P dt (6.2)

hvor P er den øjeblikkelige effektudsendelse. Det ses, at den gennemsnitlige

effekt i pulsen er

Pp,avg = Ep

Generelt er det næppe urimeligt at antage, at peakeffekten

tp

Ppeak = 2Pp,avg = 2Ep

tp

(6.3)

(6.4)

Den gennemsnitligt udsendte effekt, når man også inkluderer tiden mellem pulserne,

er

(6.5)

Pavg = Ep νlaser

Ofte opgives kun en lasers CW-output (“continuous wave” – ikke-pulset). Et

groft estimat for pulsenergien kan da findes ved

Ep ≈ PCW

νlaser

(6.6)

More magazines by this user
Similar magazines