半导体激光器

1、1http:/ 半导体激光器基本结构和特点3http:/ 目 录n 简介n 工作原理n 工作特性n 优缺点n 应用4http:/ 目 录 简介 工作原理 工作特性 优缺点 应用5http:/ 定义 半导体激光器是用半导体材料，指常温下导电性能介于导体与绝缘体之间的材料。 材料的导电性是由“传导带”中含有的电子数量决定。当电子从“价带”获得能量而跳跃至“导电带”时，电子就可以在带间任意移动而导电。 作为工作物质的激光器，由于物质结构上的差异，不同种类产生激光的具体过程比较特殊。6http:/ 工作物质n砷化镓（GaAs）n硫化镉（CdS）n磷化铟(InP)n硫化锌(ZnS)7http:/ 激励方

2、式n电注入n电子束激励n光泵浦 绝大多数半导体激光器的激励方式是电注人，即给Pn结加正向电压，以使在结平面区域产生受激发射，也就是说是个正向偏置的二极管，因此半导体激光器又称为半导体激光二极管.对半导体来说，由于电子是在各能带之间进行跃迁，而不是在分立的能级之间跃迁，所以跃迁能量不是个确定值，这使得半导体激光器的输出波长展布在一个很宽的范围上.它们所发出的波长在0.3-34um之间.其波长范围决定于所用材料的能带间隙。8http:/ 分类n同质结n异质结n双异质结n量子阱9http:/ 双异质结激光器10http:/ 量子阱激光器11http:/ 目 录 简介 工作原理 工作特性 优缺点 应用

3、12http:/ 激光产生原理 半导体激光器是一种相干辐射光源，要使它能产生激光，必须具备三个基本条件：n 增益条件：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n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n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13http:/ 目 录 简介 工作原理 工作特性 优缺点 应用14http:/ 阀值电流 当注入p-n结的电流较低时，只有自发辐射产生，随电流值的增大增益也增大，达阈值电流时，p-n结产生激光。影响阈值的几个因素：n晶体的掺杂浓度越大，阈值越小。n谐振腔的损耗小，如增大反射率，

4、阈值就低。n与半导体材料结型有关，异质结阈值电流比同质 结低得多。n温度愈高，阈值越高。15http:/ 方向性与光谱特性 由于半导体激光器的谐振腔短小，激光方向性较差，在结的垂直平面内，发散角最大，可达20-30；在结的水平面内约为10左右。 由于半导体材料的特殊电子结构，受激复合辐射发生在能带（导带与价带）之间，所以激光线宽较宽，GaAs激光器，室温下谱线宽度约为几纳米，可见其单色性较差。输出激光的峰值波长：77K时为840nm；300K时为902nm。16http:/ 效率量子效率 : 每秒发射的光子数每秒到达结区的电子空穴对数77K时，GaAs激光器量子效率达7080；300K时，降到

5、30左右。 功率效率1辐射的光功率加在激光器上的电功率由于各种损耗，目前的双异质结器件，室温时的1最高10，只有在低温下才能达到3040。17http:/ 目 录 简介 工作原理 工作特性 特点 应用18http:/ 优点 半导体激光器又称激光二极管。除了具有激光器的共同特点外，还具有以下优点：n体积小，重量轻n驱动功率和电流较低n效率高、工作寿命长n可直接电调制易于与各种光电子器件实现光 电子集成n与半导体制造技术兼容；可大批量生产19http:/ 目 录 简介 工作原理 工作特性 特点 应用20http:/ 应用 半导体激光器的应用范围覆盖了整个光电子学领域，已成为当今光电子科学的核心技术。 半导体激光器在激光测距、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、检测仪器等方面获得了广泛的应用，形成了广阔的市场21http:/ 应用 在光通信、光变换、光互连、并行光波系统、光信息处理和光存贮、光计算机外部设备的光耦合等方面有重要用途。半导体激光器的问世极大地推动了信息光电子技术的发展，到如今，它是当前光通信领域中发展最快、最为重要的激光光纤通信的重要光源。22http:/ 应用 半导体激光器也广泛