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1、2021/3/91半导体激光器朱守奎 ，马小品 2014年11月7日天津大学电子信息工程学院School of Electronic Information Engineering2021/3/92一、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。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。3.特点：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

2、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重要的作用。2021/3/931.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，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

3、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原理2021/3/94光作用下的跃迁和辐射E2 - E1 = hvE1E2(a) 受激跃迁hvE1E2(b) 自发辐射：非相干光hvE1E2(c) 受激辐射：相干光hvhvhv2021/3/953.激光的产生：当在半导体中实现粒子数反转，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。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谐振腔：实现光放大 达到阈值电流密度：使得增益大于损耗 2021/3/962021/3/97三、三、半导体激光器的半导体激光器的一般构成一般构成 LD

4、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。2021/3/98LD的结构：2021/3/99四、几种典型的LD 1.同质结半导体激光器2021/3/910同质结LD2021/3/9112.单异质结LDp-GaAs层内的电子浓度增大，辐射复合的几率也增加，光波导效应显著，阈值电流较同质结低。2021/3/9123.双异质结LD2021/3/913四.分布反馈式LD2021/3/914分布反馈式 (DFB) 激光器内置布拉格光栅FBG： 只有符合反射条件的 光会得到强烈反射经 历放大过程输出的波长为：)2/1(22

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