典型激光器比较

1、典型激光器典型激光器1、 常见激光器概述 按激光工作介质：按激光工作介质： 固体激光器固体激光器 (光纤激光器）光纤激光器） 气体激光器气体激光器 半导体激光器半导体激光器 染料激光器染料激光器 自由电子激光器自由电子激光器 按化学组成：按化学组成： 原子激光器原子激光器 分子激光器分子激光器 离子激光器离子激光器 自由电子激光器自由电子激光器 准分子激光器准分子激光器已记录到的激光振荡波长有一万种以上。已记录到的激光振荡波长有一万种以上。 激光运转方式激光运转方式: 连续连续 脉冲脉冲 单脉冲单脉冲 重复频率重复频率 准连续准连续 激光调制方式激光调制方式 自由运转自由运转 调调Q 锁模锁模

2、1. 1. 固体激光器固体激光器分为晶体和玻璃两类，在基质材料中掺入激活离分为晶体和玻璃两类，在基质材料中掺入激活离子而制成。子而制成。 目前已实现激光振荡的不同基质目前已实现激光振荡的不同基质掺杂体系的掺杂体系的工作物质有工作物质有200多种，但是，性能好，使用广泛的主多种，但是，性能好，使用广泛的主要有下面三种。要有下面三种。（1）钕玻璃激光器）钕玻璃激光器在玻璃中掺入稀土元素钕做工作物质在玻璃中掺入稀土元素钕做工作物质 = 1.053 m 由于可获得大体积均匀性良好的钕玻璃，因而可制成大由于可获得大体积均匀性良好的钕玻璃，因而可制成大型器件，获得高能量和功率的激光，现已制成输出功率型器件

3、，获得高能量和功率的激光，现已制成输出功率1014W激光器。激光器。（2）红宝石激光器）红宝石激光器0.1nm0.01 3nm694 .工作方式：连续、脉冲工作方式：连续、脉冲发发 散散 角角 ： 10-3rad，一般为多模输出；，一般为多模输出； 泵浦功率泵浦功率阈值阈值1020%单模单模工作物质：红宝石晶体工作物质：红宝石晶体输出波长：输出波长：输出线宽：输出线宽：（3）掺钕钇铝石榴石（）掺钕钇铝石榴石（ Nd :YAG）输出波长：输出波长： = 1064nm、914nm、1319nm工作方式：连续、高重复率脉冲工作方式：连续、高重复率脉冲 工作物质：工作物质：YAG晶体内掺进稀土元素钕晶

4、体内掺进稀土元素钕 因可掺进较高浓度的钕，故工作物质单位体积能提供较高因可掺进较高浓度的钕，故工作物质单位体积能提供较高的激光功率，激光器也可作的比较小，若半导体激光器作泵浦的激光功率，激光器也可作的比较小，若半导体激光器作泵浦源的器件体积更小。源的器件体积更小。Applications Spectroscopy 光谱学光谱学Fiber laser research 光纤激光器研究光纤激光器研究Telecommunications research 远程通信研究远程通信研究Semiconductor studies 半导体研究半导体研究（4）连续波可调谐连续波可调谐钛蓝宝石激光器钛蓝宝石激光器

5、 3900S CW Tunable Ti:sapphire Laser输出波长从输出波长从675到到1100nm 由由Ar laser或或LD泵浦泵浦532nm激光器泵浦激光器泵浦TEM00输出功率可达输出功率可达3.5W cwThe high-performance, tunable, solid state IR laser2. 2. 气体激光器气体激光器 工作物质工作物质:各种混合气体，光学均匀性好。各种混合气体，光学均匀性好。 气体激光器在单色性、光束稳定性方面比固体、半气体激光器在单色性、光束稳定性方面比固体、半导体、液体激光器优越。导体、液体激光器优越。谱线已达数千种谱线已达数千种

6、 (160nm4mm)工作方式：连续运转（大多数）工作方式：连续运转（大多数）多数气体激光器有瞬时功率不高的弱点。多数气体激光器有瞬时功率不高的弱点。 原 因 ：原 因 ： 通 常 气 体 气 压 低 ， 单 位 体 积 内 粒 子通 常 气 体 气 压 低 ， 单 位 体 积 内 粒 子 数少。数少。（1）氦）氦-氖激光器氖激光器工作物质：氦氖混合气体工作物质：氦氖混合气体 激光由氖原子发射，氦气起改善气体放电条件，激光由氖原子发射，氦气起改善气体放电条件，提高激光器输出功率的作用。提高激光器输出功率的作用。输出波长：常用的为输出波长：常用的为 =632.8nm 根据选择的工作条件激光器可以

7、输出近红外、根据选择的工作条件激光器可以输出近红外、红光、黄光、绿光。红光、黄光、绿光。（ =3.39m ； =1.15m）（2）CO2 激光器激光器工作物质：工作物质： CO2 、He、N2、Xe的混合气体的混合气体 激光由激光由CO2分子发射，其它气体协助改善激分子发射，其它气体协助改善激光器的工作条件，提高激光器输出功率水平和使光器的工作条件，提高激光器输出功率水平和使用寿命。用寿命。输出波长：输出波长： =10.6m CO2 激光器是输出激光器是输出功率最高的气体激光功率最高的气体激光器，有连续输出器，有连续输出50kW；脉冲输出脉冲输出1012W的激光的激光器。器。（3）氩离子气体激

8、光器）氩离子气体激光器 输出波长：输出波长： =488nm； =514.5 nm ； 在可见光区输出功率最高，输出功率从几瓦在可见光区输出功率最高，输出功率从几瓦几百瓦。几百瓦。氩氩/氪离子激光器，氪离子激光器，Stabilite 2017 Argon/Krypton Ion Laser氦-镉激光器 以镉金属蒸气为发光物质，主要有两条连续谱线，即波长为325nm的紫外辐射和441.6nm的蓝光，典型输出功率分别为125mW和1100mW。主要应用领域包括活字印刷、血细胞计数、集成电路芯片检验及激光诱导荧光实验等。俄罗斯俄罗斯PLASMAPLASMA公司的氦公司的氦镉激光器镉激光器铜蒸气激光器

9、一般通过电子碰撞激励，两条主要的工作谱线是波长510.5nm的绿光和578.2nm的黄光，典型脉冲宽度1050nS，重复频率可达100KHz。当前水平一个脉冲的能量为1mJ左右。这就是说，平均功率可达100W，而峰值功率则高达100KW。 氮分子激光器氮分子激光器VSL-337ND-S Nitrogen Laser 脉冲放电激励输出紫外光，峰值功率可达数十兆瓦，脉冲放电激励输出紫外光，峰值功率可达数十兆瓦，脉宽小于脉宽小于10nS，重复频率数十，重复频率数十Hz数千数千Hz，主要用作染，主要用作染料激光器的泵浦源，也可用于光谱分析、检测、医学及料激光器的泵浦源，也可用于光谱分析、检测、医学及光

10、化学方面光化学方面。常见波长：。常见波长：337.1nm、357.7nm（3）氮分子激光器）氮分子激光器 3. 3. 半导体激光器半导体激光器 特点：体积最小、重量最轻，使用寿命长，有特点：体积最小、重量最轻，使用寿命长，有效使用时间超过效使用时间超过10万小时。万小时。输出波长范围：紫外、可见、红外输出波长范围：紫外、可见、红外输出功率：输出功率：mW、W、kW。由不同组分的半导体材料做成激光有源区和约束区的由不同组分的半导体材料做成激光有源区和约束区的激光器。激光器。DFB半导体激光器示意图半导体激光器示意图 DBR半导体激光器示意图半导体激光器示意图 垂直腔面发射半导体激光器（垂直腔面发

11、射半导体激光器（VCSEL）量子级联激光器量子级联激光器(quantum cascade lasers, QCLs)基于电子在半导体量子阱中导带子带间跃迁和声子辅助共振隧穿原理的新型单极半导体器件。光纤耦合（尾纤型光纤耦合（尾纤型-pigtail package）半导体激）半导体激光器件光器件 ProLite型光纤耦合单发射激光器型光纤耦合单发射激光器2、 常见激光器工作特性1、固体激光器、固体激光器A A、固体激光器基本结构及特性、固体激光器基本结构及特性激光工作物质激光工作物质泵浦源泵浦源聚光腔聚光腔谐振腔谐振腔冷却系统冷却系统固体激光器的能量转换固体激光器的能量转换15 . 04 . 0

12、2 . 095. 076. 09 . 08 . 0固体激光器阈值固体激光器阈值(ln).(.)2 12 111121 23ththgnlR()ReglII20()Regl21阈值条件：阈值条件：ln .(. )1 11212thgl R 21ng即即受激辐射截面受激辐射截面2211gnnngn其中，为激光工作介质中的折射率红宝石红宝石2.5E-20 cm2Nd3+:YAG2788E-20 cm2Nd3+:Glass3E-20 cm2vA222120214v2321201242lnA高斯线型阈值反转粒子数：阈值反转粒子数：光谱特性光谱特性 多纵模工作多纵模工作 空间烧孔效应空间烧孔效应 高增益高

13、增益 多模利用充分利用了反转粒子数，有利于锁模多模利用充分利用了反转粒子数，有利于锁模 高注入，高输出伴随激光线宽增加高注入，高输出伴随激光线宽增加激光束的方向性激光束的方向性,2021MM 实实际际光光束束的的束束腰腰和和远远场场发发散散角角乘乘积积理理想想光光束束的的束束腰腰和和远远场场发发散散角角乘乘积积越越小小光光束束质质量量越越好好激光的偏振特性激光的偏振特性u偏振性主要取决于工作物质偏振性主要取决于工作物质u各向同性介质在应力及热效应作用下导致应力各向同性介质在应力及热效应作用下导致应力双折射，激光输出具有部分偏振特性。双折射，激光输出具有部分偏振特性。u在谐振腔中有偏振元件，激光

14、输出也会具有偏在谐振腔中有偏振元件，激光输出也会具有偏振性振性B、固体工作物质、固体工作物质基质基质 氧化物：氧化物：Al2O3，YAG，YAP 磷酸盐，硅酸盐：磷酸盐，硅酸盐： CaWO4 钨酸盐，钼酸盐，钒酸盐和铍酸盐：钨酸盐，钼酸盐，钒酸盐和铍酸盐： YVO4 氟化物氟化物: YLF 玻璃：磷酸盐、硅酸盐玻璃：磷酸盐、硅酸盐稀土离子稀土离子钕（钕（Nd3） 实现了实现了100多种基质中获得受激发射多种基质中获得受激发射 以以0.9um，1.06um，1.35um为中心，可实现若干频率为中心，可实现若干频率的受激发射的受激发射铒（铒（Er3） 实现了实现了YAG，YLF，YAP，LaF3，

15、CaWO4，CaF2，玻璃基质中的受激发射。玻璃基质中的受激发射。 1.531.66um内实现激光发射，属人眼安全波长。内实现激光发射，属人眼安全波长。 常用的常用的Er3:YAG经敏化，最易其振，输出波长为经敏化，最易其振，输出波长为2.9um。钬（钬（Ho3） 掺掺Er：Tm：Ho的的YAG和和YLF，输出波长，输出波长1.9-2.1um 掺掺Cr代替代替Er敏化，敏化，Cr：Tm：YAG激光器可有效吸收激光器可有效吸收闪光灯泵浦能量。输出波长闪光灯泵浦能量。输出波长2.1um。激活离子激活离子铥（铥（Tm3） 与与Cr或或Ho一起实现一起实现YAG，YLF的高效闪光灯及二的高效闪光灯及二

16、极管泵浦激光输出。极管泵浦激光输出。 二极管泵浦二极管泵浦Tm：YAG实现实现2.01um输出输出 二极管泵浦二极管泵浦Tm：Ho：YAG实现实现2.09um输出输出 高效闪光灯泵浦高效闪光灯泵浦Cr：Tm：YAG实现实现1.945um和和1.965um的可调输出的可调输出镨镨Pr3，钆，钆Gd3，铕，铕Eu3，镱，镱Yb3，铈，铈Ce3 二极管泵浦的二极管泵浦的Yb:YAG激光器激光器 二极管泵浦的掺二极管泵浦的掺Yb的光纤激光器的光纤激光器钐钐Sm2，镝，镝Dy2，铥，铥Tm2 液氮冷却的作用下，液氮冷却的作用下，CaF2中产生过激光作用。中产生过激光作用。2. 锕系离子锕系离子 掺掺0.

17、05%铀（铀（U）的）的CaF2成功用于激光器，输出成功用于激光器，输出2.6um。3. 过渡金属过渡金属铬（铬（Cr3+) 红宝石（红宝石（Cr3+：AL2O3），紫翠宝石（绿宝石，金），紫翠宝石（绿宝石，金绿宝石，翠绿宝石，绿宝石，翠绿宝石，Cr3：BeAl2O4） 钛蓝宝石（钛宝石，钛蓝宝石（钛宝石，Ti3：AL2O3） Nd:YAG泵浦的泵浦的Co2+:MgF2激光器。激光器。敏化剂敏化剂 在晶体中除了发光中心的激活离子外，再掺入一种或多种在晶体中除了发光中心的激活离子外，再掺入一种或多种施主离子，主要作用是施主离子，主要作用是吸收激活离子不吸收的光谱能量，吸收激活离子不吸收的光谱能量

18、，并将吸收到的能量转移给激活离子并将吸收到的能量转移给激活离子。 双掺或多掺杂晶体生长困难，工艺复杂。双掺或多掺杂晶体生长困难，工艺复杂。1、红宝石红宝石的基本特性的基本特性Cr3+:Al2O3六方晶系，负单轴晶体六方晶系，负单轴晶体吸收光谱吸收光谱能级结构能级结构掺杂浓度掺杂浓度1.58E19(cm-3)受激辐射截面受激辐射截面2.5E-20(cm2)波长波长694.3nm荧光寿命荧光寿命3.0ms量子效率量子效率0.7谱线线宽谱线线宽11(cm-1)，5.3(埃埃)Nd:YAG的基本特性的基本特性Nd3:Y3Al5O12立方晶系，光学各向同性立方晶系，光学各向同性掺杂浓度掺杂浓度1.38E

19、20(cm-3)受激辐射截面受激辐射截面88E-20(cm2)波长波长1064nm荧光寿命荧光寿命230us量子效率量子效率1谱线线宽谱线线宽4.5(埃埃)吸收光谱吸收光谱发射光谱发射光谱 Emission PumpingTi:Sapphire 钛蓝宝石钛蓝宝石可调谐（可调谐（660-1180nm）Er:YAG 其它固体工作物质其它固体工作物质C C、固体激光器的光泵浦系统、固体激光器的光泵浦系统1 1、惰性气体灯、惰性气体灯结构结构管壁管壁电极电极接头接头气体气体脉冲灯的发射光谱脉冲灯的发射光谱2 2、激光二极管、激光二极管 光谱特性光谱特性1 1、端面泵浦、端面泵浦2 2、侧面泵浦、侧面泵

20、浦3 3、基于内反射的泵浦构型、基于内反射的泵浦构型 A、泵浦方式、泵浦方式3、泵浦耦合技术泵浦耦合技术B、耦合光学系统耦合光学系统3、泵浦耦合技术泵浦耦合技术聚光腔材料选择聚光腔材料选择 金属：铝金属：铝轻型系统轻型系统 铜铜热膨胀系数小，导热率高热膨胀系数小，导热率高 不锈钢不锈钢不生锈，光洁度高，热导率低不生锈，光洁度高，热导率低 玻璃：易碎，导热性差，不生锈，耐腐蚀玻璃：易碎，导热性差，不生锈，耐腐蚀 陶瓷：易碎，导热性差，不生锈，耐腐蚀陶瓷：易碎，导热性差，不生锈，耐腐蚀金属材料的反射率金属材料的反射率B、耦合光学系统耦合光学系统3、泵浦耦合技术泵浦耦合技术C、LD泵浦泵浦全固态激光

21、器（全固态激光器（DPSSL）的的技术发展）的的技术发展平均功率：平均功率：110W 重复频率：重复频率：130kHz;脉宽：脉宽：230ns 不稳定性不稳定性: 1 atm 一定压力的一定压力的CO2, N2, He混合的气体分子激光器混合的气体分子激光器v 波长波长 9-11um，最常见，最常见10.6umv 效率高，功率范围大（几瓦效率高，功率范围大（几瓦几万瓦）几万瓦）v 光束质量好光束质量好v 运行方式多样，结构多样运行方式多样，结构多样CO2激光器中，加入其中的氦有利于激光下能级激光器中，加入其中的氦有利于激光下能级抽空。氮气加入主要在抽空。氮气加入主要在CO2激光器中起能量传递作

22、激光器中起能量传递作用，为用，为CO2激光上能级粒子数的积累与大功率高效激光上能级粒子数的积累与大功率高效率的激光输出起到强有力的作用。率的激光输出起到强有力的作用。 44CO2激光器结构图激光器结构图1、激光管，包括：放电管、水冷套管和储气管；、激光管，包括：放电管、水冷套管和储气管；2、光学谐振腔，常用平凹腔，反射镜镀金膜，反射率达、光学谐振腔，常用平凹腔，反射镜镀金膜，反射率达98.8且化学性质稳定。且化学性质稳定。反射镜需要应用透红外光的材料反射镜需要应用透红外光的材料.3、电源及泵浦：封闭式、电源及泵浦：封闭式CO2激光器的放电电流较小，采用冷电激光器的放电电流较小，采用冷电极，阴极

23、用钼片或镍片做成圆筒状。极，阴极用钼片或镍片做成圆筒状。3040mA的工作电流，阴的工作电流，阴极圆筒的面积极圆筒的面积500cm2，不致镜片污染。，不致镜片污染。45激励激励或或或或受激辐射受激辐射下能级排空下能级排空(碰撞排空碰撞排空)工作过程工作过程放电，气体电离产生电子放电，气体电离产生电子46激光器类型激光器类型v封离型纵向激励封离型纵向激励CO2激光器激光器v高功率轴快流高功率轴快流CO2激光器激光器v高功率横流高功率横流CO2激光器激光器v横向激励高气压横向激励高气压CO2激光器（激光器（TEA）v波导波导CO2激光器激光器4748He-Ne激光器激光器v 气体原子激光器气体原子

24、激光器v 输出谱线：输出谱线：632.8nm，1.15um，3.39um，以，以632.8nm为最为最常见。常见。v 功率在功率在mW级，最大级，最大1Wv 光束质量好，发散角可小于光束质量好，发散角可小于1mradv 单色性好，带宽可小于单色性好，带宽可小于20Hzv 稳定性高稳定性高工作物质：工作物质：He Ne混合气体，体积比混合气体，体积比8：2，少量，少量N249工作过程工作过程形成粒子数反转形成粒子数反转(能级寿命上能级寿命上10-7s :下下10-8s)2、He与电子碰撞与电子碰撞1、放电：、放电：He电离产生电子电离产生电子3、能量共振转移、能量共振转移504、受激辐射、受激辐

25、射5、紫外辐射、紫外辐射6、下能级排空、下能级排空 通过通过Ne与管壁的碰撞，管与管壁的碰撞，管壁发热放电管很细（壁发热放电管很细（2-3mm），），加大碰撞几率，利于碰撞发生。加大碰撞几率，利于碰撞发生。51Ar离子激光器离子激光器v 气体离子激光器气体离子激光器v 连续工作的氩离子激光器可以有连续工作的氩离子激光器可以有9条蓝绿光谱线。条蓝绿光谱线。 主要波长主要波长488nm488nm，514.5nm514.5nmv 常见功率几十瓦，最高常见功率几十瓦，最高500W500Wv 直流放电泵浦，能量转换效率低直流放电泵浦，能量转换效率低激光跃迁上能级粒子数集聚主要有三种激光跃迁上能级粒子数集

26、聚主要有三种途径：途径：a，基态氩离子与电子碰撞直接激发到，基态氩离子与电子碰撞直接激发到4p态；态；b，先激发到高于，先激发到高于4p的其他能级，的其他能级，然后通过级联辐射跃迁至然后通过级联辐射跃迁至4p；c，基态氩离子激发至低于，基态氩离子激发至低于4p的亚稳态后的亚稳态后再被激发到再被激发到4p。52如果使用蓝绿波段高反射的反射镜，则所有这些谱线都会同如果使用蓝绿波段高反射的反射镜，则所有这些谱线都会同时出现。通过使用棱镜，可以选择其中某个波长。时出现。通过使用棱镜，可以选择其中某个波长。如果放电电流足够大，则可能在双电离氩离子上产生激光，如果放电电流足够大，则可能在双电离氩离子上产生

27、激光，光谱范围位于紫外光谱范围位于紫外300-386nm300-386nm。氪离子激光器氪离子激光器与氩离子激光器构造基本相同，激光介质为氪与氩离子激光器构造基本相同，激光介质为氪气，其产生的谱线除了蓝绿光以外在红外和紫外波段都有。气，其产生的谱线除了蓝绿光以外在红外和紫外波段都有。5354准分子激光器准分子激光器v 准分子是一种在激发态结合为分子，在基态离解为原子的准分子是一种在激发态结合为分子，在基态离解为原子的不稳定缔合物。不稳定缔合物。（Excimer）v 跃迁发生在束缚的激发态和排斥的基态之间。跃迁发生在束缚的激发态和排斥的基态之间。v 高重复率高重复率,可调谐可调谐v 量子效率高量

28、子效率高v 波长短，紫外到可见区波长短，紫外到可见区v 常见准分子激光器如：常见准分子激光器如：KrF：249nm；XeCl ：308nm；ArF ：193nm。55563、液体激光器、液体激光器v以某种以某种有机染料有机染料溶解于一定溶剂中作为激活介质溶解于一定溶剂中作为激活介质的激光器的激光器优点：优点：v波长可调谐，调谐范围宽波长可调谐，调谐范围宽v光谱分辨率高光谱分辨率高v结构简单结构简单v价格便宜价格便宜v稳定性差稳定性差若丹明若丹明6G（Rhodamine 6G）溶于甲醇或者乙二醇。溶于甲醇或者乙二醇。57 将充有染料溶液盒放将充有染料溶液盒放置于激光腔内，提供置于激光腔内，提供泵

29、浦，产生激光。泵浦，产生激光。 用光栅代替反射镜。用光栅代替反射镜。激发辐射带宽降低到激发辐射带宽降低到0.5 ，可以让激光，可以让激光在整个荧光带范围内在整个荧光带范围内调节。调节。 泵浦可以用闪光灯来泵浦可以用闪光灯来实现，得到的激光脉实现，得到的激光脉宽宽1ms，峰值功率几，峰值功率几kW，重复频率，重复频率1Hz。也可以用固定波长激也可以用固定波长激光器泵浦。光器泵浦。工作原理工作原理58Dye laser output curves of some common laser dyes59自由电子穿过磁场产生自发辐射，自由电子穿过磁场产生自发辐射，自由电子跟光场的能量转移自由电子跟光场

30、的能量转移自由电子的群聚自由电子的群聚 光波长尺度小团，产生相干辐射光波长尺度小团，产生相干辐射 4、自由电子激光器、自由电子激光器60杰斐逊实验室自由电子激光器杰斐逊实验室自由电子激光器第一个自由电子激光器第一个自由电子激光器（IR-Demo）于）于1999 年年8月调试完毕月调试完毕 61北京自由电子激光装置北京自由电子激光装置(BFEL)是一台基于是一台基于30MeV电子直线电子直线射频加速器驱动、用热阴极微波电子枪射频加速器驱动、用热阴极微波电子枪 和和a铁作为注入器、用铁作为注入器、用平面型永磁扭摆铁和光学谐振腔作为光电互作用装置的低增益平面型永磁扭摆铁和光学谐振腔作为光电互作用装置

31、的低增益中远中远 红外红外(7-19mm)自由电子激光器。自由电子激光器。波形光谱能量波形光谱能量光传输线光传输线光腔准直监控光腔准直监控 625、半导体激光器、半导体激光器有源层：有源层：结构中间有一层厚结构中间有一层厚0.10.3 m的窄带隙的窄带隙P型半导体；型半导体；限制层：限制层：两侧分别为宽带隙的两侧分别为宽带隙的P型和型和N型半导体。型半导体。3层半导体置于基片层半导体置于基片(衬底衬底)上，上，谐振腔：谐振腔：前后两个晶体解理前后两个晶体解理面作为反射镜构成法布里面作为反射镜构成法布里 - 珀罗珀罗(FP) 。63PGa1xAlxAsPGaAsNGa1yAlyAs复合空穴异质势

32、垒E能量(a)(b)(c)n折射率5%(d)P光电子DH激光器工作原理激光器工作原理 施加正向偏压后，施加正向偏压后， P层的空穴层的空穴和和N层的电子注入有源层。由层的电子注入有源层。由于限制层的带隙比有源层宽，于限制层的带隙比有源层宽，注入到有源层的电子和空穴被注入到有源层的电子和空穴被限制在有源层内。限制在有源层内。双异质结构；双异质结构； (b) 能带；能带；(c) 折射率分布；折射率分布； (d) 光功率分布光功率分布 有源层内电子和空穴形成粒子有源层内电子和空穴形成粒子数反转分布，只要很小的外加数反转分布，只要很小的外加电流，就可以使电子和空穴浓电流，就可以使电子和空穴浓度增大而提

33、高效益。度增大而提高效益。 另一方面，有源层的折射率比另一方面，有源层的折射率比限制层高，产生的激光被限制限制层高，产生的激光被限制在有源区波导内，因而电在有源区波导内，因而电/光转光转换效率很高，输出激光的阈值换效率很高，输出激光的阈值电流很低，很小的散热体就可电流很低，很小的散热体就可以在室温连续工作。以在室温连续工作。 64半导体激光器的主要特性半导体激光器的主要特性发射波长发射波长ggEEhc24.1GaAlAs/GaAs材料适用于材料适用于0.85 m波段，波段，InGaAsP/InP材料适用于材料适用于1.31.55 m波段。波段。直流驱动时四种不同电流下的输出光谱直流驱动时四种不

34、同电流下的输出光谱GaAlAs DH激光器的光谱特性激光器的光谱特性651.00.80.60.40.2080604020020406080T 300 K辐 射 角 (度 )相 对 光 强( a )( b )W 10 m20 m20 m30 m30 m50 m10 m近 场 图 样0.1rad远 场 图 样GaAlAs DH条形激光器的光场条形激光器的光场 1.00.80.60.40.2080604020020406080T 300 K辐 射 角 (度 )相 对 光 强( a )( b )(b) 光强的角分布光强的角分布(a) 辐射光束辐射光束66分布反馈激光器分布反馈激光器(Distributed Feed Back, DFB)eBnm2优点：优点： 单纵模单纵模 谱线窄，谱线窄， 波长稳定性好波长稳定性好 动态谱线好动态谱线好 线性好线性好67 通常把光源做成组件，同时利用热敏电阻和冷却元件进通常把光源做成组件，同时利用热敏电阻和冷却元件进行温度监测和自动温度控制行温度监测和自动温度控制(ATC)。 实际应用中的光源模块实际应用中的光源模块686、光纤激光器、光纤激光器光纤激光器的特点：光纤激光器的特点： 效率高，阈值低，窄线宽、可调谐