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时间:2020-10-12 13:58

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  半导体激光(Semiconductor laser)正在1962年被凯旋激勉,正在1970年完成室温下连结输出••。自后颠末纠正,开辟出双异质接合型激光及条纹型构造的激光二极管(Laser diode)等,广博行使于光纤通讯•、光盘、激光打印机激光扫描器激光指示器激光笔),是坐蓐量最大的激光器。

  半导体激光器正在基础构造上,它属于半导体的P-N接面,但激光二极管是以金属包层从双方夹住发光层(有源层)•,是“双异质结接合构造”。并且正在激光二极管中,将界面举动发射镜(谐振腔)行使。正在行使原料方面,有镓(Ga)••、砷(As)、铟(In)、磷(P)等。别的正在大批子阱型中•,也行使Ga·Al·As等。

  半导体激光器是一种相闭辐射光源,要使它能爆发激光,必需具备三个基础条目:

  增益条目:开建议激射媒质(有源区)内载流子的反转散布。正在半导体中代表电子能量的是由一系列亲昵于连结的能级所构成的能带,于是正在半导体中要完成粒子数反转,必需正在两个能带区域之间,处正在高能态导带底的电子数比处正在低能态价带顶的空穴数大良多,这靠给同质结或异质结加正向偏压,向有源层内注人须要的载流子来完成,将电子从能量较低的价带激勉到能量较高的导带中去。当处于粒子数反转状况的大宗电子与空穴复适时,便爆发受激勉射用意。

  要现实得到相闭受激辐射,必需使受激辐射正在光学谐振腔内获得多次反应而变成激光振荡,激光器的谐振腔是由半导体晶体的天然解理面举动反射镜变成的•,往往正在不出光的那一端镀上高反多层介质膜,而出光面镀上减反膜。对F-p腔(法布里一拍罗腔)半导体激光器可能很容易地愚弄晶体的与P一n结平面相笔直的天然解理面组成F一P腔。

  为了变成太平振荡,激光媒质必需能供应足够大的增益,以补偿谐振腔惹起的光损耗及从腔面的激光输出等惹起的损耗,无间扩充腔内的光场•。这就必必要有足够强的电流注入,即有足够的粒子数反转,粒子数反转水平越高,获得的增益就越大,即央浼必需知足必定的电流阀值条目•。当激光器到达阀值,拥有特定波长的光就能正在腔内谐振并被放大,结果变成激光而连结地输出。可见正在半导体激光器中,电子和空穴的偶极子跃迁是基础的光发射和光放大历程对付新型半导体激光器而言,人们公认量子阱是半导体激光器生长的根基动力•。量子线和量子点能否敷裕愚弄量子效应的课题已延至本世纪,科学家们已测验用自构造布局正在种种原料中筑造量子点,而GaInN量子点已用于半导体激光器•。其它,科学家也依然做出了另一类受激辐射历程的量子级联激光器,这种受激辐射基于从半导体导带的一个次能级到统一能带更低一级状况的跃迁,因为唯有导带中的电子列入这种历程,于是它是单极性器件。

  激光二极管的益处是结果高、体积幼•、重量轻且价值低。越发是多重量子井型的结果有20~40%,总而言之能量结果高是其最大特点。其它,它的连结输出波长涵盖了红表线到可见光限度,而光脉冲输出达50W(带宽100ns)等第的产物也已贸易化,举动激光雷达或激勉光源可说短长常容易行使的激光的例子。

  往往激光器封装格式苛重包含单管、Bar条•、阵列(Stack)、光纤耦合模块四种格式,此中光纤耦合模块苛重用作光纤激光器的泵浦光源。

  半导体激光器是成熟较早、开展较速的一类激光器,因为它的波长限度宽,筑造浅易、本钱低、易于大宗坐蓐,而且因为体积幼、重量轻、寿命长,于是,种类生长速,行使限度广,已超越300种,半导体激光器的最苛重行使界限是Gb局域网••,850nm波长的半导体激光器合用于Gh局域网•,1300nm -1550nm波长的半导体激光器合用于1OGb局域网体系。半导体激光器的行使限度笼盖了所有光电子学界限•,已成为当今光电子科学的主旨技艺。半导体激光器正在激光测距激光雷达•、激光通讯、激光模仿军械、激光警惕•、激光造导跟踪、引燃引爆、自愿统造、检测仪器等方面得到了广博的行使,变成了宽大的墟市•。1978年,半导体激光器初阶行使于光纤通讯体系,半导体激光器可能举动光纤通讯的光源和指示器以及通过大领域集成电途平面工艺构成光电子体系。因为半导体激光器有着超幼型、高结果和高速处事的优异特质,于是这类器件的生长,一初阶就和光通讯技艺精密团结正在沿途,它正在光通讯、光变换••、光互连••、并行光波体系、光音讯惩罚和光存贮、光谋略机表部配置的光祸合等方面有紧要用处。半导体激光器的问世极大地促进了音讯光电子技艺的生长,到现在,它是目今光通讯界限中生长最速、最为紧要的激光光纤通讯的紧要光源。半导体激光器再加上低损耗光纤,对光纤通讯爆发了宏大影响,并加快了它的生长。于是可能说•,没有半导体激光器的崭露,就没有当今的光通讯•。双异质结激光器是光纤通讯和大气通讯的紧要光源,现在•,平常长隔断、大容量的光音讯传输体系无不都采用散布反应式半导体激光器(DFB一LD),半导体激光器也广博地行使于光盘技艺中,光盘技艺是集谋略技艺、激光技艺和数字通讯技艺于一体的归纳性技艺。

  半导体激光器处事道理是激发方法。愚弄半导体物质,即愚弄电子正在能带间跃迁发光,用半导体晶体的解理面变成两个平行反射镜面举动反射镜,构成谐振腔,使光振荡、反应、爆发光的辐射放大,输出激光。

  半导体激光器封装技艺多数是正在分立器件封装技艺根基上生长与演变而来的,但却有很大的额表性。寻常情状下,分立器件的管芯被密封正在封装体内•,封装的用意苛重是爱惜管芯和完结电气互连。而半导体激光器封装则是完结输出电信号,爱惜管芯平常处事、输出可见光的功效•。既有电参数,又有光参数的策画及技艺央浼,无法浅易地将分立器件的封装用于半导体激光器。

  黄德修, 刘雪峰. 半导体激光器及其行使[M]. 国防工业出书社, 1999•.

  王德, 李学千. 半导体激光器的最新开展及其行使近况[J]. 光学周到工程, 2001, 9(3):279-283.

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