二极管泵浦固体激光器(_diode-pumped_solid-_state_lasers_教材

1、1916，Einstein提出了受激辐射的概念，并提出了受激辐射、自发辐射以及受激吸收的辐射理论1930s, Ladenburg 通过负色散实验观察到了受激辐射1950s，weber演示了基于微波跃迁的受激辐射实验。1960， Maiman 发明了世界上的第一台激光器，工作物质：红宝石棒（Cr3+:Al2O3)，输出波长：694nm,泵浦方式：氙闪光灯泵浦一、 Laser的实现固体激光器小到微片式激光器，大到篮球场的占地面积。连续波输出功率从mW到KW，脉冲峰值功率可达100KW, 已广泛地应用到军事、通信、医疗、材料加工、检测与测量等等各个方面。（3）固体激光器按泵浦方式分： 闪光灯泵浦效率

2、很低，结构庞大，无法小型化、全固态化。二极管泵浦效率高，阈值电流低，热效应小等等显著的优势二极管泵浦激光器的优势，促使了二极管泵浦激光器（DPSSLs）的飞速发展。1957， Watanabe 和 Nishizawa 从理论上 建议通过空穴电子对的复合来形成光子，这一理论奠定了半导体激光器的发展基础。 1966，最早通过GaAs 的PN结来形成激光，同质结结构。但其工作温度维持在77K，而且电流阈值达到了104105 A/cm-2.缺点：（1）载流子的复合没有限制；（2）光的生成没有限制，生成光子过多地消耗在具强吸收效应的无源区；P 区N区激活区注入电流出射光出射光二、 LD作为泵浦源的发展1

3、963. Kroemer建议利用异质结来制作LD.1969. 利用GaAs/AlGaAs制成了双异质结LD对比同质结：（1）波导作用，对光模起限制作用，使光主要集中在有源区内；（2）GaAs（Eg:1.3eV), AlGaAs(Eg:1.3eV2.2eV)，限制了载流子的复合区域。（3）不同的带隙能量，减少了异质结中光的吸收，提高了外量子效率。降低了阈值电流，提高了工作温度到室温，提高了量子效率。CurrentN-InPSubstrate: N+-InPP-InPP-InGaAsPDielectric materialsInGaAsPN-InPSubstrate: N+-InPP-InPP-I

4、nGaAsPZn diffused-inMetalSubstrate :N+-InPPInPNInPNInPNInPPInPActive section:InGaAsPMetalSiO2SiO2N-InPSubstrate: N+-InPP-InP量子阱激光器能带示意图量子阱激光器能带示意图 多量子阱多量子阱渐变折射率波导渐变折射率波导限制型单量子阱限制型单量子阱带有超晶格缓冲层的渐变带有超晶格缓冲层的渐变折射率波导限制型单量子阱折射率波导限制型单量子阱多量子阱多量子阱LD示意图示意图 VCSEL结构示意图结构示意图 分布反馈(DFB：Distributed Feed Back)半导体激光器2.5 DFB激光器DBR半导体激光器示意图半导体激光器示意图 DBR激光器的特点： 反射器和增益区分离，所以可以分别控制DBR激光器的输出功率（通过改变流过激射区的电流）和发射波长（通过改变流过光栅段的电流）。所以DBR激光器比DFB激光器更易于控制和调整。2.5 LD的基本特性(1) 阈值特性(2) 斜率效率(3) 最大输出功率(4) 转换效率内量子效率外量子效率外微分量子效率(5) 模式特性纵模、横模、 侧模