半导体激光器,作为一种相干辐射光源,在基本构造上,属于半导体的P-N接面,但在激光二极管中,由于采用了金属包层从两边夹住发光层(活性层)的“双异质接合构造”,并在激光二极管中将界面作为发射镜(共振腔)使用。
其使用材料包括镓、砷、铟、磷等,多重量子井型中也使用Ga·Al·As等。
Q-Line纤绿半导体激光器,因其条状结构,微小电流即可增加活性区域的居量反转密度,优点在于激发容易呈现单一形式,其寿命可达10~100万小时。
该激光器的工作原理是基于增益条件,即建立起激射媒质(有源区)内载流子的反转分布。
在半导体中,电子能量由一系列接近连续的能级组成能带,实现粒子数反转需要在能带区域之间,高能态导带底的电子数大于低能态价带顶的空穴数,通过给同质结或异质结加正向偏压实现。
处于粒子数反转状态的大量电子与空穴复合产生受激发射作用,实现相干受激辐射。
激光二极管的优点包括效率高、体积小、重量轻且价格低廉。
多重量子井型的效率可达20~40%,P-N型也达到数%~25%,能量效率高是其最大特色。
激光器的封装形式包括单管、Bar条、阵列(Stack)、光纤耦合模块四种,其中光纤耦合模块用于光纤激光器的泵浦光源。
半导体激光器在应用领域广泛,包括Gb局域网、激光雷达、激光通信、激光模拟武器、激光警戒、激光制导跟踪、引燃引爆、自动控制、检测仪器等。
半导体激光器在光纤通信和大气通信中是重要光源,特别是在长距离、大容量的光信息传输系统中采用分布反馈式半导体激光器(DFB一LD)。
在光盘技术中,半导体激光器用于信息的写入和读出,是集计算技术、激光技术和数字通信技术于一体的综合性技术,是大容、高密度、快速有效和低成本的信息存储手段。
综上所述,半导体激光器的结构、材料、工作原理以及在不同领域的应用,表明了其在光电子学领域的核心地位,对信息光电子技术的发展起到了推动作用。
半导体激光器的特点有哪些
半导体激光在1962年被成功激发,在1970年实现室温下连续输出。
后来经过改良,开发出双异质接合型激光及条纹型构造的激光二极管等,广泛使用于光纤通信、光盘、激光打印机、激光扫描器、激光指示器(激光笔),是目前生产量最大的激光器。
下面小编就给大家介绍一下半导体激光器的优点及工作原理,一起来看看吧。
导体激光器工作原理
根据固体的能带理论,半导体材料中电子的能级形成能带。高能量的为导带,低能量的为价带,两带被禁带分开。引入半导体的非平衡电子-空穴对复合时,把释放的能量以发光形式辐射出去,这就是载流子的复合发光。
一般所用的半导体材料有两大类,直接带隙材料和间接带隙材料,其中直接带隙半导体材料如GaAs(砷化镓)比间接带隙半导体材料如Si有高得多的辐射跃迁几率,发光效率也高得多。
半导体复合发光达到受激发射(即产生激光)的必要条件是:
①粒子数反转分布分别从P型侧和n型侧注入到有源区的载流子密度十分高时,占据导带电子态的电子数超过占据价带电子态的电子数,就形成了粒子数反转分布。
②光的谐振腔在半导体激光器中,谐振腔由其两端的镜面组成,称为法布里一珀罗腔。
③高增益用以补偿光损耗。谐振腔的光损耗主要是从反射面向外发射的损耗和介质的光吸收。
半导体激光器是依靠注入载流子工作的,发射激光必须具备三个基本条件:
(1)要产生足够的粒子数反转分布,即高能态粒子数足够的大于处于低能态的粒子数;
(2)有一个合适的谐振腔能够起到反馈作用,使受激辐射光子增生,从而产生激光震荡;
(3)要满足一定的阀值条件,以使光子增益等于或大于光子的损耗。
半导体激光器工作原理是激励方式,利用半导体物质(即利用电子)在能带间跃迁发光,用半导体晶体的解理面形成两个平行反射镜面作为反射镜,组成谐振腔,使光振荡、反馈,产生光的辐射放大,输出激光。
半导体激光器的优点
半导体二极管激光器是最实用最重要的一类激光器。
它的优点是体积小、重量轻、可靠性好、使用寿命长、功耗低。
此外,半导体激光器采用低电压恒流供电方式,电源故障率低、使用安全,维修成本低。
目前,半导体激光器的使用数量居所有激光器之首,某些重要的应用领域,过去常用的其他激光器,已逐渐被半导体激光器所取代。
从上述内容可以看出半导体激光器和其他激光器相比之下,是出众了点,也可谓说是首领,所以也被更加广泛的应用在了生活中,说明它的方便与人,而它的优势被人良好的发挥了出来,给人们的生活带来的很大的便捷。
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