সেমিকন্ডাক্টর লেজারের কার্যপ্রণালী

কার্যপ্রণালীসেমিকন্ডাক্টর লেজার

সর্বপ্রথমে, সেমিকন্ডাক্টর লেজারের জন্য প্রয়োজনীয় প্যারামিটারগুলো তুলে ধরা হয়েছে, যার মধ্যে প্রধানত নিম্নলিখিত বিষয়গুলো অন্তর্ভুক্ত:
১. আলোক-বৈদ্যুতিক কর্মক্ষমতা: এর মধ্যে বিলোপ অনুপাত, গতিশীল রেখাপ্রস্থ এবং অন্যান্য পরামিতি অন্তর্ভুক্ত, যা যোগাযোগ ব্যবস্থায় সেমিকন্ডাক্টর লেজারের কর্মক্ষমতাকে সরাসরি প্রভাবিত করে।
২. কাঠামোগত পরামিতি: যেমন আলোকীয় আকার ও বিন্যাস, নিষ্কাশন প্রান্তের সংজ্ঞা, স্থাপন আকার এবং বাহ্যিক আকার।
৩. তরঙ্গদৈর্ঘ্য: সেমিকন্ডাক্টর লেজারের তরঙ্গদৈর্ঘ্যের পরিসর হলো ৬৫০~১৬৫০ ন্যানোমিটার এবং এর নির্ভুলতা উচ্চ।
৪. থ্রেশহোল্ড কারেন্ট (Ith) এবং অপারেটিং কারেন্ট (lop): এই প্যারামিটারগুলো সেমিকন্ডাক্টর লেজারের স্টার্ট-আপ শর্ত এবং কার্যরত অবস্থা নির্ধারণ করে।
৫. ক্ষমতা ও ভোল্টেজ: কার্যরত সেমিকন্ডাক্টর লেজারের ক্ষমতা, ভোল্টেজ এবং কারেন্ট পরিমাপ করে এর কার্যপ্রণালী বোঝার জন্য PV, PI এবং IV কার্ভ অঙ্কন করা যায়।

কার্যকরী নীতি
১. গেইন শর্তাবলি: লেজিং মাধ্যমে (সক্রিয় অঞ্চলে) চার্জ বাহকের বিপরীত বন্টন প্রতিষ্ঠিত হয়। সেমিকন্ডাক্টরে, ইলেকট্রনের শক্তিকে প্রায় অবিচ্ছিন্ন শক্তি স্তরের একটি সিরিজ দ্বারা প্রকাশ করা হয়। অতএব, কণার সংখ্যার বিপরীতকরণ অর্জনের জন্য, উচ্চ শক্তি স্তরে কন্ডাকশন ব্যান্ডের নীচে থাকা ইলেকট্রনের সংখ্যা, এই দুটি শক্তি ব্যান্ড অঞ্চলের মধ্যবর্তী নিম্ন শক্তি স্তরে ভ্যালেন্স ব্যান্ডের শীর্ষে থাকা হোলের সংখ্যার চেয়ে অনেক বেশি হতে হবে। এটি হোমোজংশন বা হেটেরোজংশনে একটি ধনাত্মক বায়াস প্রয়োগ করে এবং সক্রিয় স্তরে প্রয়োজনীয় বাহক প্রবেশ করিয়ে অর্জন করা হয়, যা ইলেকট্রনকে নিম্ন শক্তির ভ্যালেন্স ব্যান্ড থেকে উচ্চ শক্তির কন্ডাকশন ব্যান্ডে উত্তেজিত করে। যখন বিপরীত কণা জনসংখ্যার অবস্থায় থাকা বিপুল সংখ্যক ইলেকট্রন হোলের সাথে পুনর্মিলিত হয়, তখন স্টিমুলেটেড এমিশন ঘটে।
২. প্রকৃতপক্ষে সুসংগত উদ্দীপিত বিকিরণ পাওয়ার জন্য, লেজার দোলন তৈরি করতে উদ্দীপিত বিকিরণকে অপটিক্যাল রেজোনেটরে বেশ কয়েকবার ফিডব্যাক করতে হয়। লেজারের রেজোনেটরটি সেমিকন্ডাক্টর ক্রিস্টালের প্রাকৃতিক ক্লিভেজ পৃষ্ঠকে দর্পণ হিসেবে ব্যবহার করে তৈরি করা হয়, সাধারণত আলোর প্রান্তে একটি উচ্চ প্রতিফলন ক্ষমতাসম্পন্ন বহুস্তরীয় ডাইইলেকট্রিক ফিল্ম এবং মসৃণ পৃষ্ঠে একটি কম প্রতিফলন ক্ষমতাসম্পন্ন ফিল্মের প্রলেপ দেওয়া হয়। এফপি ক্যাভিটি (ফ্যাব্রি-পেরো ক্যাভিটি) সেমিকন্ডাক্টর লেজারের ক্ষেত্রে, ক্রিস্টালের পিএন জংশন প্লেনের সাথে লম্বভাবে অবস্থিত প্রাকৃতিক ক্লিভেজ প্লেন ব্যবহার করে সহজেই এফপি ক্যাভিটি তৈরি করা যায়।
(3) একটি স্থিতিশীল দোলন গঠনের জন্য, লেজার মাধ্যমকে অবশ্যই রেজোনেটরের কারণে সৃষ্ট অপটিক্যাল লস এবং ক্যাভিটির পৃষ্ঠ থেকে লেজার আউটপুটের কারণে সৃষ্ট লস পূরণের জন্য যথেষ্ট পরিমাণে গেইন প্রদান করতে সক্ষম হতে হবে এবং ক্যাভিটির মধ্যে আলোক ক্ষেত্রকে ক্রমাগত বৃদ্ধি করতে হবে। এর জন্য যথেষ্ট শক্তিশালী কারেন্ট ইনজেকশন থাকতে হবে, অর্থাৎ, যথেষ্ট পরিমাণে কণা সংখ্যা ইনভার্সন থাকতে হবে, কণা সংখ্যা ইনভার্সনের মাত্রা যত বেশি হবে, গেইন তত বেশি হবে, অর্থাৎ, একটি নির্দিষ্ট কারেন্ট থ্রেশহোল্ড শর্ত পূরণ করতে হবে। যখন লেজার থ্রেশহোল্ডে পৌঁছায়, তখন একটি নির্দিষ্ট তরঙ্গদৈর্ঘ্যের আলো ক্যাভিটির মধ্যে অনুরণিত এবং বিবর্ধিত হতে পারে এবং অবশেষে একটি লেজার ও অবিচ্ছিন্ন আউটপুট গঠন করে।

কর্মক্ষমতার প্রয়োজনীয়তা
১. মডুলেশন ব্যান্ডউইথ এবং রেট: সেমিকন্ডাক্টর লেজার এবং তাদের মডুলেশন প্রযুক্তি ওয়্যারলেস অপটিক্যাল কমিউনিকেশনে অত্যন্ত গুরুত্বপূর্ণ, এবং মডুলেশন ব্যান্ডউইথ ও রেট সরাসরি যোগাযোগের গুণমানকে প্রভাবিত করে। অভ্যন্তরীণভাবে মডুলেটেড লেজার (সরাসরি মডুলেটেড লেজারএর উচ্চ গতির সঞ্চালন এবং কম খরচের কারণে এটি অপটিক্যাল ফাইবার যোগাযোগের বিভিন্ন ক্ষেত্রে উপযুক্ত।
২. বর্ণালী বৈশিষ্ট্য এবং মডুলেশন বৈশিষ্ট্য: সেমিকন্ডাক্টর ডিস্ট্রিবিউটেড ফিডব্যাক লেজার(ডিএফবি লেজারতাদের চমৎকার বর্ণালী বৈশিষ্ট্য এবং মডুলেশন বৈশিষ্ট্যের কারণে অপটিক্যাল ফাইবার যোগাযোগ এবং মহাকাশ অপটিক্যাল যোগাযোগের ক্ষেত্রে একটি গুরুত্বপূর্ণ আলোক উৎস হয়ে উঠেছে।
৩. খরচ এবং ব্যাপক উৎপাদন: বৃহৎ পরিসরের উৎপাদন ও প্রয়োগের চাহিদা মেটাতে সেমিকন্ডাক্টর লেজারের কম খরচ এবং ব্যাপক উৎপাদনের সুবিধা থাকা প্রয়োজন।
৪. বিদ্যুৎ খরচ এবং নির্ভরযোগ্যতা: ডেটা সেন্টারের মতো অ্যাপ্লিকেশন ক্ষেত্রে, দীর্ঘমেয়াদী স্থিতিশীল কার্যক্রম নিশ্চিত করার জন্য সেমিকন্ডাক্টর লেজারের কম বিদ্যুৎ খরচ এবং উচ্চ নির্ভরযোগ্যতা প্রয়োজন।