半导体激光器原理(半导体激光器原理图解)

半导体激光器是用半导体材料作为工作物质的激光器，由于物质结构上的差异，不同种类产生激光的具体过程比较特殊。

常用工作物质有砷化镓（GaAs）、硫化镉（CdS）、磷化铟(InP)、硫化锌(ZnS)等。

激励方式有电注入、电子束激励和光泵浦三种形式。

半导体激光器件，可分为同质结、单异质结、双异质结等几种。

同质结激光器和单异质结激光器在室温时多为脉冲器件，而双异质结激光器室温时可实现连续工作。

半导体激光器是以一定的半导体材料做工作物质而产生激光的器件。

.其工作原理是通过一定的激励方式，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（受主或施主）能级之间，实现非平衡载流子的粒子数反转，当处于粒子数反转状态的大量电子与空穴复合时，便产生受激发射作用。

半导体激光器的激励方式主要有三种，即电注入式，光泵式和高能电子束激励式。

电注入式半导体激光器，一般是由砷化镓（GaAs）、硫化镉（CdS）、磷化铟(InP)、硫化锌(ZnS)等材料制成的半导体面结型二极管，沿正向偏压注入电流进行激励，在结平面区域产生受激发射。

光泵式半导体激光器，一般用N型或P型半导体单晶（如GaAS,InAs,InSb等）做工作物质，以其他激光器发出的激光作光泵激励.高能电子束激励式半导体激光器，一般也是用N型或者P型半导体单晶(如PbS,CdS,ZhO等)做工作物质，通过由外部注入高能电子束进行激励。

在半导体激光器件中，性能较好，应用较广的是具有双异质结构的电注入式GaAs二极管激光器。

半导体激光器的核心发光部分为激光二极管，是由p型和n型半导体构成的pn结管芯，当注入pn结的少数载流子与多数载流子复合时，就会发出可见光，紫外光或近红外光。

但pn结区发出的光子是非定向的，即向各个方向发射有相同的几率，因此，并不是管芯产生的所有光都可以释放出来，这主要取决于半导体材料质量、管芯结构及几何形状、封装内部结构与包封材料，应用要求提高半导体激光器的内、外部量子效率。

常规Φ5mm型半导体激光器封装是将边长0.25mm的正方形管芯粘结或烧结在引线架上，管芯的正极通过球形接触点与金丝，键合为内引线与一条管脚相连，负极通过反射杯和引线架的另一管脚相连，然后其顶部用环氧树脂包封。

反射杯的作用是收集管芯侧面、界面发出的光，向期望的方向角内发射。

顶部包封的环氧树脂做成一定形状，有这样几种作用：保护管芯等不受外界侵蚀；采用不同的形状和材料性质（掺或不掺散色剂），起透镜或漫射透镜功能，控制光的发散角；管芯折射率与空气折射率相关太大，致使管芯内部的全反射临界角很小，其有源层产生的光只有小部分被取出，大部分易在管芯内部经多次反射而被吸收，易发生全反射导致过多光损失，选用相应折射率的环氧树脂作过渡，提高管芯的光出射效率。

用作构成管壳的环氧树脂须具有耐湿性，绝缘性，机械强度，对管芯发出光的折射率和透射率高。

选择不同折射率的封装材料，封装几何形状对光子逸出效率的影响是不同的，发光强度的角分布也与管芯结构、光输出方式、封装透镜所用材质和形状有关。

若采用尖形树脂透镜，可使光集中到半导体激光器的轴线方向，相应的视角较小；如果顶部的树脂透镜为圆形或平面型，其相应视角将增大。

核心零件激光二极管：

而普通的激光笔，一般也就相当于是一种简易的半导体激光器而已：

参考结构：

半导体激光器最基本的结构就是：准直透镜组、激光二极管、散热外壳（激光二极管是半导体激光里发热最厉害的部分，而且对温度敏感，娇气，所以散热很重要）、恒流驱动电路、电源（包括电池、开关电源）；而工业上用的，为了能长时间工作，通常都有温控和散热冷却（风冷、水冷、TEC半导体制冷）。

工业上的一般是这种：

半导体激光器原理图解

专业性比较强的大功率工业用半导体激光器如上楼所述不是你个人可以制作的。

只是小型的如你所说的电筒那种还是比较简单可以实现量产的。

小型激光器：

需要的配件：

光源：优质雷射二极管

电路：APC恒定功率电路

导线：1.2米长标准插头线，与电源完全对接。

透镜：

点状、十字线--优质塑胶透镜或优质玻璃透镜

一字线----------优质塑胶透镜或优质玻璃透镜

外壳：黄铜喷漆处理，绝缘，防静电，坚固耐用。

达到的性能指标：

光斑形状：点状（多种可定制）

输出波长：红光:635nm650nm（多种可定制）。

光学透镜：塑胶透镜

尺寸：Φ4×13.5mm；（多种可定制）

发散角度：0.1-2mrad

工作温度：－10～50℃

储存温度：－40～85℃

使用寿命：连续使用大于8000小时

可选附件：专用电源（AC110-240V转DC3-5V，全球适用）、工业支架（万向调节）。

激光等级：ClassⅠ(<0.4mW),ClassⅡ(<1mw),class>500mW)多<1mw),class>种可定制。

激光效果图：

优点：

点光源半导体激光器可广泛应用于各行业。

如：条码扫描器、碟机/光驱光学存取单元(OPU)、水平仪、扫平仪、激光测距仪、建筑测量仪、测温仪、激光治疗仪、美容仪、激光指示器、舞台投射灯光、安防报警、工业探测、激光制导、航空工业、实验光源、机械加工定位及自动化设计等行业。

激光用途：激光的发射原理及产生过程的特殊性决定了激光具有普通光所不具有的特点：即三好（单色性好、相干性好、方向性好）一高（亮度高）。

利用激光的定向性好和高亮度，可广泛应用于医疗保健、军事、效率。