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半导体激光器工作原理及主要参数

发布时间:2021-08-26 人气:

本文摘要:半导体激光器又称作激光二极管(LD,LaserDiode),是使用半导体材料作为工作物质而产生受激发射的一类激光器。常用材料有砷化镓(GaAs)、硫化镉(CdS)、磷化铟(InP)、硫化锌(ZnS)。 鼓舞方式有电流经、电子束鼓舞和光泵浦鼓舞三种形式。半导体激光器件,一般可分成同质结、单异质结、双异质结。同质结激光器和单异质结激光器室温时多为脉冲器件,而双异质结激光器室温时可实现倒数工作。

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半导体激光器又称作激光二极管(LD,LaserDiode),是使用半导体材料作为工作物质而产生受激发射的一类激光器。常用材料有砷化镓(GaAs)、硫化镉(CdS)、磷化铟(InP)、硫化锌(ZnS)。

鼓舞方式有电流经、电子束鼓舞和光泵浦鼓舞三种形式。半导体激光器件,一般可分成同质结、单异质结、双异质结。同质结激光器和单异质结激光器室温时多为脉冲器件,而双异质结激光器室温时可实现倒数工作。

半导体激光器的优点在于体积小、轻巧、运转可信、能耗较低、效率高、寿命长、高速调制,因此半导体激光器在激光通信、光存储、光陀螺、激光打印机、激光医疗、激光测距、激光雷达、自动控制、检测仪器等领域获得了普遍的应用于。  半导体激光器工作原理是:通过一定的鼓舞方式,在半导体物质的能带(导带与价带)之间,或者半导体物质的能带与杂质(受主或供养)能级之间,构建非均衡载流子的粒子数翻转,当正处于粒子数翻转状态的大量电子与空穴填充时之后产生受激发射起到。半导体激光器的鼓舞方式主要有三种:电注入式、电子束鼓舞式和光泵浦鼓舞式。

电注入式半导体激光器一般是由GaAS(砷化镓)、InAS(砷简化铟)、Insb(锑化铟)等材料做成的半导体面结型二极管,沿相反偏压流经电流展开鼓舞,在结平面区域产生受激发射。电子束鼓舞式半导体激光器一般用N型或者P型半导体单晶(PbS、CdS、ZhO等)作为工作物质,通过由外部流经高能电子束展开鼓舞。光泵浦鼓舞式半导体激光器一般用N型或P型半导体单晶(GaAS、InAs、InSb等)作为工作物质,以其它激光器收到的激光作光泵鼓舞。

  目前在半导体激光器件中,性能较好、应用于很广的是:具备双异质结构的电注入式GaAs二极管半导体激光器。  半导体光电器件的工作波长与半导体材料的种类有关。

半导体材料中不存在着导带和价带,导带上面可以让电子权利运动,而价带下面可以让空穴权利运动,导带和价带之间隔着一条禁带,当电子吸取了光的能量从价带冲刺到导带中去时就把光的能量变为了电,而具有电能的电子从导带跳跃返价带,又可以把电的能量变为光,这时材料禁带的宽度就要求了光电器件的工作波长。  小功率半导体激光器(信息型激光器),主要用作信息技术领域,例如用作光纤通信及光互相交换系统的产于对系统和动态单模激光器(DFB-LD)、较宽线宽可回声激光器、用作光盘等信息处理领域的红外线波长激光器(405nm、532nm、635nm、650nm、670nm)。这些器件的特征是:单频窄线宽、高速率、可回声、较短波长、光电单片集成化等。

  大功率半导体激光器(功率型激光器),主要用作泵浦源、激光加工系统、印刷行业、生物医疗等领域。  半导体激光器主要参数:  波长nm:激光器工作波长,例如405nm、532nm、635nm、650nm、670nm、690nm、780nm、810nm、860nm、980nm。  阈值电流Ith:激光二极管开始产生激光波动的电流,对小功率激光器而言其值大约在数十毫安。

  工作电流Iop:激光二极管超过额定输出功率时的驱动电流,此值对于设计调试激光驱动电路较最重要。  横向收敛角:激光二极管的闪烁带在与PN结横向方向张开的角度,一般在15~40左右。  水平收敛角∥:激光二极管的闪烁带在与PN结平行方向张开的角度,一般在6~10左右。

  监控电流Im:激光二极管在额定输出功率时在PIN管上流过的电流。  半导体激光器主要向两个方向发展:一类是以传递信息居多的信息型激光器;另一类是以提升光功率居多的功率型激光器。

在泵浦液体激光器等应用于的推展下,高功率半导体激光器获得了突破性进展,其标志是半导体激光器的输出功率明显减少,国外千瓦级的高功率半导体激光器早已商品化,国内样品器件输入已超过600W。未来,半导体激光器的发展趋势主要在高速长激光器、大功率激光器、较短波长激光器、中红外激光器等方面。


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