半导体激光器LD实用教案

1、一、简单(jindn)介绍1. 激光：英文LASER是Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation (受激辐射放大光)的缩写。2.半导体激光器（LD）：又名激光二极管（Laser Diode），是以半导体材料作为工作物质的激光器，是实际应用中最重要的一类激光器。：超小型、高效率、寿命长、结构简单、价格便宜；采用注入电流的方式泵浦；工作电压电流与集成电路兼容，可与之单片集成。4.应用：在光纤通信、激光唱片、光存储、全息照相、数码显示，激光打印，激光测距、医疗军事等领域得到广泛的应用。在光信息处理、光计算等新领域也将发挥(fhu)重

2、要的作用。第1页/共15页第一页，共16页。1.受激吸收：在电流或光作用下，价带中的电子获得能量跃迁的导带中，在价带中留下一个空穴，称为受激吸收。这就必须要有足够强的电流注入，即有足够的粒子数反转，粒子数反转程度越高，得到的增益就越大，即要求必须满足一定的电流阈值条件。2.自发辐射与受激辐射：导带的电子不稳定(wndng)，向价带跃迁与空穴复合而放出光子光辐射。如果跃迁是自发的，则光子具有随机的方向、相位及偏振态，称为自发辐射；如果受到入射光子的激励，辐射的光子与入射光子有相同的方向、相位及偏振态，称为受激辐射。二、半导体激光器的工作(gngzu)原理第2页/共15页第二页，共16页。光作用下

3、的跃迁光作用下的跃迁(yuqin)和辐射和辐射E2 - E1 = hvE1E2(a) 受激跃迁(yuqin)hvE1E2(b) 自发辐射(z f f sh)：非相干光hvE1E2(c) 受激辐射：相干光hvhvhv第3页/共15页第三页，共16页。3.激光的产生：激光的产生：当在半导体中实现当在半导体中实现(shxin)粒子数反转，使得受激辐射大于受激吸收，粒子数反转，使得受激辐射大于受激吸收，使得光增益大于光损耗，就可产生激光。使得光增益大于光损耗，就可产生激光。半导体中激光产生的条件：粒子数反转：产生大量的受激辐射光学(gungxu)谐振腔：实现光放大 达到阈值电流密度：使得增益大于损耗

4、第4页/共15页第四页，共16页。第5页/共15页第五页，共16页。三、半导体激光器的一般构成LD的通用结构构成部分：1.有源区有源区是实现粒子数反转分布、有光增益的区域。2.光反馈装置在光学谐振腔内提供必要的正反馈以促进激光振荡。3.频率选择元件用来选择由光反馈装置决定(judng)的所有纵模中的一个模式。4.光波导用于对所产生的光波在器件内部进行引导。第6页/共15页第六页，共16页。LD的结构(jigu)：第7页/共15页第七页，共16页。四、几种(jzhn)典型的LD第8页/共15页第八页，共16页。同质(tnzh)结LD第9页/共15页第九页，共16页。p-GaAs层内的电子浓度增大

5、，辐射复合的几率也增加，光波导效应(xioyng)显著，阈值电流较同质结低。第10页/共15页第十页，共16页。第11页/共15页第十一页，共16页。第12页/共15页第十二页，共16页。分布(fnb)反馈式 (DFB) 激光器内置布拉格光栅FBG： 只有符合反射条件的 光会得到强烈(qin li)反射经 历放大过程输出(shch)的波长为：)2/1(22mLneeBBm是纵模的阶数第13页/共15页第十三页，共16页。谢谢(xi xie)第14页/共15页第十四页，共16页。感谢您的观看(gunkn)！第15页/共15页第十五页，共16页。NoImage内容(nirng)总结一、简单介绍。1. 激光：英文LASER是Light Amplification by Stimulated Emission。of Radiation (受激辐射放大光)的缩写。工作电压电流与集成电路兼容，可与之单片集成。在光信息处理、光计算等新领域也将发挥重要的