Halbleiterlaser Clicker Quiz 3

Transkript

1 Halbleiterlaser Clicker Quiz 3

2 Interne Quanteneffizienz Welche der folgenden Prozesse reduzieren die interne Quanteneffizienz eines Halbleiterlasers? b a c d a) Nichtstrahlende Rekombination in der Mantelschicht b) Ladungsträgerleckage c) Nichtstrahlende Rekombination im Quantenfilm d) Strahlende Rekombination im Wellenleiterkern

3 Badewannenmodell von Coldren Oberhalb der Schwelle sind R nr und R sp konstant. Laserlicht Interne Quanteneffizienz: - Anteil der Ladungsträger, der die Badewanne erreicht und dort bleibt - Interne Effizienz für Konversion Ladungsträger-Photonen durch stimulierte Emission

4 Quanteneffizienz bei Leuchtdioden Achtung: Bei LEDs führt nichtstrahlende Rekombination zu einer Reduktion der Quanteneffizienz!!! Pegel erreicht nicht die Schwelle! LED-Licht

5 Externe Quanteneffizienz Wie ändert sich die externe Quanteneffizienz, wenn man einen Halbleiterlaser verlängert? a) Sie wird kleiner. b) Sie wird größer. m 1 2L log 1 R R 1 2 c) Sie bleibt gleich. e i m m i

6 Quasi-Fermienergien Wir pumpen einen Volumenhalbleiter und beschreiben die Ladungsträgerkonzentrationen durch Quasi-Fermienergien. Welche Abbildung stellt bei gleichen Konzentrationen (n=p) die korrekte Lage der Quasi-Fermienergien dar? a) b) c)

7 Quasi-Fermienergien

8 Auger-Rekombination Wie hängt die Rater der Auger- Rekombination beim links dargestellten CCCH-Prozess von der Ladungsträgerdichte ab? a) R = C * n 2 * p 2 b) R = C * n 2 * p c) R = C * n * p 2 d) R = C * n * p

9 Defektzustand in Bandstruktur Wie würden sie einen Defektzustand in die Bandstruktur eines Halbleiters einzeichnen? b) a) c)

10 Defektzustand in Bandstruktur Blochzustand ( r ) u ( r n k n, k Eigenzustand von k und E Ladungsträger delokalisiert )exp( ik ), r Defektzustand Eigenzustand von E Ladungsträger lokalisiert => k ist unscharf

11 Moden im Schichtwellenleiter Von welchen Parametern hängt die Anzahl der geführten TE-Moden im dargestellten Wellenleiter ab? a) d, n 1 und n 2 c) 0, n 1 und n 2 b) d, 0 und n 2 d) d, 0 und n n1

12 Feldverteilung für TM-Moden Welches Bild zeigt die korrekte Feldverteilung einer TM-Mode (E-Feld senkrecht zu den Grenzflächen) in einem Schichtwellenleiter mit großem Brechungsindexkontrast ( n n)? b) a) c)

13 Feldverteilung für dicke Wellenleiter Welches Bild zeigt die korrekte Feldverteilung einer TE-Mode in einem sehr dicken (d > ) Schichtwellenleiter? a) c) b)

14 Feldverteilung für dünne Wellenleiter Welches Bild zeigt die korrekte Feldverteilung einer TE-Mode in einem sehr dünnen (d < ) Schichtwellenleiter? a) b) c)

15 Füllfaktor Durch welche der folgenden Maßnahmen vergrößert sich immer der Füllfaktor des Quantenfilms für die Fundamentalmode in diesem Wellenleiter? a) Dicke d vergrößern b) Dicke d verkleinern c) Brechungsindex n 2 erhöhen d) Brechungsindex n 1 erhöhen

16 Dispersion eines Wellenleiters Wie viele Fehler finden sie in der Abbildung?

17 Dispersion eines Wellenleiters Wie viele Fehler finden sie in der Abbildung?

18 Dispersion eines Wellenleiters

19 Effektiver Brechungsindex Der effektive Brechungsindex eines Schichtwellenleiters betrage n eff =3.1 für eine Wellenlänge von =1000 µm. Der Brechungsindex der Materialien hängt nicht von der Wellenlänge ab. Der effektive Brechungsindex wir größer, wenn sie: a) Die Wellenlänge auf =800 nm reduzieren b) Die Wellenlänge auf =1200 nm erhöhen c) Den Brechungsindex des Kern vergrößern d) Die Dicke des Kerns verkleinern

20 Gebogene Glasfaser In geraden Glasfasern gibt es zwei Fundamentalmoden mit gleicher Ausbreitungskonstante, aber zueinander senkrechter Polarisation. Ist die Glasfaser perfekt gerade, so bleibt die Polarisation der Mode bei der Ausbreitung erhalten. Biegt man die Glasfaser, so wird der Querschnitt leicht elliptisch. Wie ändert sich nun die Polarisation bei der Lichtausbreitung? E? E a) Gar nicht. b) Die Faser wirkt als Polarisator und blockiert die Transmission bestimmter Polarisationen. c) Die Faser wird doppelbrechend und wirkt je nach Länge als /4, /2, Plättchen. d) Die Polarisation stellt sich entlang der großen Halbachse ein.

21 Antireflexbeschichtung Eine normale Antireflexionsbeschichtung besteht aus einer /4 dicken Schicht mit einem Brechungsindex, der kleiner als der Brechungsindex des Substrats ist. Ist eine Antireflexionsbeschichtung auch mit einer Schicht möglich, die einen größeren Brechungsindex als das Substrate besitzt? Wie dick müsste diese Schicht sein? a) Nein, und damit entfällt auch die Frage nach der Dicke! b) Ja, die Dicke müsste auch hier /4 betragen. c) Ja, aber die Schicht muss /2 dick sein.

22 Reflexion an Grenzflächen An der Grenzfläche zu einem Material mit größerem Brechungsindex wird Licht mit einer Phasenverschiebung von reflektiert; bei der Reflexion an der Grenzfläche zu einem Material mit kleinerem Brechungsindex tritt kein Phasensprung auf.

23 DBR-Spiegel Beim normalen DBR-Spiegel haben die einzelnen Schichten Dicken von Bragg /4 (im Material). Für welche der folgenden Dicken - jeweils für die Schicht mit großem und kleinem Brechungsindex - erwarten sie auch die Ausbildung eines Stoppbandes mit hoher Reflektivität? Hinweise: Phasendifferenz der Teilreflexe! a) Bragg /2 und Bragg /2 b) Bragg /4 und 3* Bragg /4 c) Bragg und Bragg d) 5* Bragg /4 und 3* Bragg /4

24 Modenselektion im DBR Laser Um stabilen einmodigen Betrieb in einem planaren DBR- Laser zu erreichen sollte: a) das Gitter möglichst lang sein b) der Brechungsindexkontrast im Gitter möglichst hoch sein c) das Stoppband des Gitters auf die Gesamtlänge des Resonators abgestimmt sein d) die vordere Facette entspiegelt werden

25 Kleinsignalmodulation Sie möchten einen Laser mit einer möglichst großen Kleinsignalbandbreite herstellen. Welche der folgenden Maßnahmen sind sinnvoll: a) Dicker Wellenleiter b) Viele Quantenfilme c) Kurzer Resonator d) Facetten entspiegeln e) Gute Ankopplung an Wärmesenke

26 Kleinsignalmodulation Sie möchten einen Laser mit einer möglichst großen Kleinsignalbandbreite herstellen. Welche der folgenden Maßnahmen sind sinnvoll: a) Dicker Wellenleiter => a b) Viele Quantenfilme => a c) Kurzer Resonator => p d) Facetten entspiegeln => N P und p e) Gute Ankopplung an Wärmesenke => N P 2 R v g an P P