半導(dǎo)體激光器的概述及原理

半導(dǎo)體激光器概況

半導(dǎo)體激光器又叫激光二極管，目前在光電子器件中應(yīng)用最為廣泛。早在上個(gè)世紀(jì)末，半導(dǎo)體激光器大批量應(yīng)用于音響演放器。從那之后，半導(dǎo)體的材料生長(zhǎng)技術(shù)迅速發(fā)展、產(chǎn)品的生產(chǎn)效率得到了顯著提高，與此同時(shí)其性價(jià)比大大提升，半導(dǎo)體激光器的應(yīng)用漸漸在各個(gè)方面都得到了體現(xiàn)，諸如光驅(qū)驅(qū)動(dòng)、激光打印、可擦除光存儲(chǔ)驅(qū)動(dòng)、光纖通信、條型碼掃描、娛樂(lè)表演，以及軍事航空應(yīng)用比如照明器、軍訓(xùn)模擬裝置、測(cè)距裝置等。不管是什么產(chǎn)品，其開發(fā)必須與市場(chǎng)導(dǎo)向相一致，半導(dǎo)體激光器也不例外。比如說(shuō)在軍事應(yīng)用、數(shù)字通信和計(jì)算機(jī)應(yīng)用領(lǐng)域都和市場(chǎng)規(guī)律相適應(yīng)，其市場(chǎng)和技術(shù)的發(fā)展持續(xù)保持高速增長(zhǎng)的勢(shì)頭。半導(dǎo)體激光器的芯片外延生長(zhǎng)技術(shù)，由早期的發(fā)展到現(xiàn)在普遍釆用的和，外延材料也隨之由體材料演變到量子講或超晶格的能帶工程材料。工作溫度、響應(yīng)頻率、閾值電流、輸出功率等半導(dǎo)體激光器的一些主要性能參數(shù)大幅度改進(jìn)，新型器件多種多樣。面為了達(dá)到大容量的信息存儲(chǔ)，寬帶化的信息傳輸，高速化的信息處理，以及武器裝備的高精度和小型化，借助于一系列先進(jìn)技術(shù)半導(dǎo)體激光器將會(huì)繼續(xù)高速發(fā)展。以為襯底外延制作而成的半導(dǎo)體激光器非常實(shí)用，是目前市場(chǎng)上用量最大的器件，其波長(zhǎng)在635--980nm之間。

半導(dǎo)體激光器原理

激光是一種相千光福射，具有高亮度，好的單色性和方向性，能量密度高等特點(diǎn)。作為新一代激光器，半導(dǎo)體激光器以其獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)、廣泛的應(yīng)用空間和迅猛的發(fā)展速度成為了激光器的重要組成部分。其原理為在半導(dǎo)體激光器的結(jié)內(nèi)注入大量的非平衡載流子，并在結(jié)兩端施加正向偏壓使其反轉(zhuǎn)分布，產(chǎn)生大量高能的光子從而產(chǎn)生足夠大的光增益，再通過(guò)激光器前后兩個(gè)解理面作為諧振腔端面是受激福射在其中多次反饋進(jìn)而產(chǎn)生激光。半導(dǎo)體的發(fā)展主要經(jīng)歷了三個(gè)階段，早期材料單一結(jié)構(gòu)單一的同質(zhì)結(jié)激光器；材料上加以改進(jìn)的單異質(zhì)結(jié)、雙異質(zhì)結(jié)激光器；材料及結(jié)構(gòu)都有較大改進(jìn)的量子講、量子點(diǎn)以及量子級(jí)聯(lián)激激光器，這類激光器是現(xiàn)階段的研究熱門。激光器器件的可靠性大大提升，在連續(xù)運(yùn)作下壽命可達(dá)百萬(wàn)小時(shí)，閾值電流密度從幵始的十萬(wàn)級(jí)降至現(xiàn)在的百級(jí)，輸出功率可覆蓋毫瓦至百瓦級(jí)別；輸出波長(zhǎng)的覆蓋范圍很寬，可由中遠(yuǎn)紅外至紫外。由于半導(dǎo)體激光器具有輕便小巧，效率高和易集成等獨(dú)特優(yōu)點(diǎn)，在各領(lǐng)域都有著很大的應(yīng)用潛力，因此引起了廣大科研人員的高度重視。

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