to激光器原理及制作工艺流程报告

1、to激光器原理及制作工艺流程报告to激光器原理及制作工艺流程报告第1页奥康光通器件（中山）有限企业背景介绍激光发展简史 1916年，爱因斯坦提出了“受激辐射”概念，奠定了激光理论基础。 1958年，贝尔试验室汤斯和肖洛发表了关于激光器经典论文，奠定了激光发展基础。 to激光器原理及制作工艺流程报告第2页奥康光通器件（中山）有限企业 1960年，美国人梅曼(T. H. Maiman)创造了世界上第一台红宝石激光器。 Maiman 这两次创造开创了传统固体激器和气体激光器时代，自此，激光走上了高速发展道路。今后，半导体激光器、染料激光器、自由电子激光器都在对应学科支持下出现。尤其是八十年代，伴随光

2、电子学和半导体技术发展，光纤激光器和孤子激光器相继出现，将激光引入以光电子和微电子为主信息时代。 1962年，HeNe气体激光器在美国贝尔试验室研制成功。to激光器原理及制作工艺流程报告第3页奥康光通器件（中山）有限企业Laser1964年10月，物理学家钱学森提议称之为-激光 Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation 表示“受激辐射光放大” 激光器：发光二极管LED 半导体激光器LD 分布反馈激 光器LD 量子阱激光器LD传输速率：MHz Gb/s 10Gb/s 40Gb/sto激光器原理及制作工艺流程报告第4页奥康光通器

3、件（中山）有限企业1、激光器分类 固体激光器：把金属离子掺入晶体或玻璃基质中按工作物质分类气体激光器：原子气体、分子气体和离子气体液体激光器：有机染料溶液和无机化合物溶液半导体激光器：半导体材料一、激光器基础知识 to激光器原理及制作工艺流程报告第5页奥康光通器件（中山）有限企业 半导体激光器又称为半导体激光二极管，或简称激光二极管，英文缩写为LD (Laser Diode)，是实用中最主要一类激光器 。 优点：体积小、效率高、寿命长，可采取简单电流注入方式来泵浦；其工作 电压和电流与集成电路兼容，因而有可能与之单片集成；而且还可用高 达GHZ频率直接进行电流调制以取得高速调制激光输出，可实施

4、 温度调谐和电流调谐。 to激光器原理及制作工艺流程报告第6页奥康光通器件（中山）有限企业1.1 激光器结构注入电流有源区解理面解理面L增益介质R1R2z=0z=L法布里泊洛腔激光器(FP-LD)分布反馈激光器(DFB-LD)to激光器原理及制作工艺流程报告第7页奥康光通器件（中山）有限企业2、半导体激光器应用 信息存放与处理科学研究军事 应用光通信半导体激光器应用医学 应用to激光器原理及制作工艺流程报告第8页奥康光通器件（中山）有限企业半导体激光器应用 半导体激光器 信息传递to激光器原理及制作工艺流程报告第9页奥康光通器件（中山）有限企业3、半导体激光器基础特征激光工作物质：直接带隙半导

5、体材料-砷化稼(GaAs)、砷 化铟(InAs)、铝稼砷(A1xGaAs)、铟磷砷(InPxAs)等等 谐振腔：半导体介质自然解理面 组成平行平面腔 泵浦源：通常采取电压很低 直流电源to激光器原理及制作工艺流程报告第10页奥康光通器件（中山）有限企业3.1 激光产生原理A、激光定义：受激（外界原因影响）辐射光。B、激光产生条件：工作物质 ：实现粒子数反转激励源：使原子被激发 谐振腔：光放大作用a、能实现粒子反转分布Eg=h导带(原子核最外层电子)价带（原子核次外层电子）处于价带原子受到外来能量时,吸收这一能量跃迁到高能级过程。to激光器原理及制作工艺流程报告第11页奥康光通器件（中山）有限企

6、业导带：自由电子能带，没有自由电子时导带是空价带：共价键束缚电子所占据能带。价带被电子填满，是不导电。禁带：导带与价带之间能带，又称带隙，电子不存在区域。价电子取得足够能量就成为自由电子，从价带跃迁到导带，此时在价带上留下空穴位置。半导体禁带比绝缘体小，导带上有少许电子；导体无禁带。to激光器原理及制作工艺流程报告第12页奥康光通器件（中山）有限企业b、激励源：较低直流电（TOLD普通为2540mA25），到达阈值条件。c、谐振腔：全反射镜半反射镜光放大激光工作物质光输出to激光器原理及制作工艺流程报告第13页奥康光通器件（中山）有限企业3.2 光发射三种跃迁过程：a、自发辐射：处于高能级原子

7、以一定几率自发向低能级跃迁，同时发出一个光子过程，a）图； b、受激辐射过程：在满足两能级之差外来光子激励下，处于高能级原子以一定几率自发向低能级跃迁，同时发出另一个与外来光子频率相同光子，b）图；C、 受激吸收过程：在满足两能级之差外来光子激励下，处于低能级原子向高能级跃迁，c）图 受激辐射与受激吸收过程同时存在：实际物质原子数很多，处于各个能级上原子都有，在满足两能级能量之差外来光子激励时，两能级间受激辐射和受激吸收过程同时存在。当吸收过程占优势时，光强减弱；当受激辐射占优势时，光强增强。 to激光器原理及制作工艺流程报告第14页奥康光通器件（中山）有限企业 激光器输出光功率通常见P-I曲

8、线表示，图1为经典LD光功率特征曲线。当 I Ith 时，激光器发出是自发辐射光，当 I Ith时，发出是受激辐射光，光功率随驱动电流增加而增加。 543210 0 50 100 I /mA发射光功率P/mW图1:LDP-I特征曲线PIIth3.3 LD主要特征阈值特征to激光器原理及制作工艺流程报告第15页奥康光通器件（中山）有限企业 温度特征 温度改变将改变激光器输出光功率，有两个原因：一是激光器阈值电流随温度升高而增大，二是外微分量子效率随温度升高而减小。图2 给出了LDP-I曲线随温度改变实例。 图2 LDP-I曲线随温度改变 543210 0 50 100 I /mA发射光功率P/m

9、W 22 50 70 to激光器原理及制作工艺流程报告第16页奥康光通器件（中山）有限企业 波长特征 激光器波长特征用中心波长、光谱宽度以及光谱模数三个参数来描述光谱范围内辐射强度最大值所对应波长叫中心波长。光谱范围内辐射强度最大值下降50%处所对应波长宽度叫谱线宽度，光谱模数有多模LD和单模LD。常见LD中心波长与光纤低损耗窗口对应850nm 980nm 1310nm 1550nm to激光器原理及制作工艺流程报告第17页TO激光器封装 奥康光通器件（中山）有限企业工艺介绍to激光器原理及制作工艺流程报告第18页奥康光通器件（中山）有限企业 TO激光器系列产品是使用无制冷FP/DFB激光二极

10、管，传输速率为1.25G/2.5GbpS,工作中心波长在1310nm/1550nm.采取密封TO-5.6MM同轴封装，内置光电二极管监控光功率。低阈值电流和工作电流、高可靠性，工作温度范围宽。适合应用在数据传输系统、光纤到户（FTTH）和其它光网络系统。一、产品介绍： to激光器原理及制作工艺流程报告第19页奥康光通器件（中山）有限企业SymbolParameterRatingsUnitIfForward current(Laser diode)100mAVRLReverse Voltage(Laser diode)2VIFDForward current(photodiode)2mAVRDR

11、everse Voltage(photodiode)20VTCCase temperature-40 to +85TstgStorage temperature-40 to +100StempSoldering temperature(10S)2601、极限参数（Absolute Maximum Rating）to激光器原理及制作工艺流程报告第20页奥康光通器件（中山）有限企业2、电光特征 Electrical/optical Characteristics(Tc=25)SymbolParameterTest conditionsMinTypMaxUnitIthThreshold Curren

12、tCW15mAPoOutput PowerCW, If=Ith+20mA58mWSlope EfficiencyCW, If=Ith+20mA0.250.40W/AVfForward VoltageCW, If=Ith+20mA1.121.50VpPeak WavelengthCW, Po=5mW129013101330nm153015501570Farfield(Horizontal)CW, If=Ith+20mA2830DegFarfield(Vertical)CW, If=Ith+20mA3134DegSMSRSide Mode Suppression RatioCW, Po=5mW3542dBTr, TfRise and Fall timeIf=Ith+20mA，10-90%100150PSImMonitoring output current(PD)CW, If=Ith+20mA,VRD=1V0.11.0mAIdDark current(PD)VRD=5V0.010.1ACtCapacitance(PD)VRD=5V,f=1MHz1020PFF(Note)Focus LengthAspherical lens7.07.58.0mmBall lens5.86.36.7mmto激光器原理及制作工艺流程报