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半導體激光
鎖定
- 中文名
- 半導體激光
- 外文名
- Semiconductor laser
- 開發時間
- 1962
- 應 用
- 光纖通信、光盤等
半導體激光半導體激光器
半導體激光構造及材料
半導體激光器在基本構造上，它屬於半導體的P-N接面，但激光二極管是以金屬包層從兩邊夾住發光層（有源層），是“雙異質結接合構造”。而且在激光二極管中，將界面作為發射鏡（諧振腔）使用。在使用材料方面，有鎵(Ga)、砷(As)、銦(In)、磷(P)等。此外在多量子阱型中，也使用Ga·Al·As等。
半導體激光模組
由於具有條狀結構，即使是微小電流也會增加活性區域的電子數反轉密度，
半導體激光具備條件
半導體激光器是一種相干輻射光源，要使它能產生激光，必須具備三個基本條件：
- 增益條件：建立起激射媒質(有源區)內載流子的反轉分佈。在半導體中代表電子能量的是由一系列接近於連續的能級所組成的能帶，因此在半導體中要實現粒子數反轉，必須在兩個能帶區域之間，處在高能態導帶底的電子數比處在低能態價帶頂的空穴數大很多，這靠給同質結或異質結加正向偏壓，向有源層內注人必要的載流子來實現，將電子從能量較低的價帶激發到能量較高的導帶中去。當處於粒子數反轉狀態的大量電子與空穴複合時，便產生受激發射作用。
- 要實際獲得相干受激輻射，必須使受激輻射在光學諧振腔內得到多次反饋而形成激光振盪，激光器的諧振腔是由半導體晶體的自然解理面作為反射鏡形成的，通常在不出光的那一端鍍上高反多層介質膜，而出光面鍍上減反膜。對F-p腔(法布里一拍羅腔)半導體激光器可以很方便地利用晶體的與P一n結平面相垂直的自然解理面構成F一P腔。
- 為了形成穩定振盪，激光媒質必須能提供足夠大的增益，以彌補諧振腔引起的光損耗及從腔面的激光輸出等引起的損耗，不斷增加腔內的光場。這就必須要有足夠強的電流注入，即有足夠的粒子數反轉，粒子數反轉程度越高，得到的增益就越大，即要求必須滿足一定的電流閥值條件。當激光器達到閥值，具有特定波長的光就能在腔內諧振並被放大，最後形成激光而連續地輸出。可見在半導體激光器中，電子和空穴的偶極子躍遷是基本的光發射和光放大過程對於新型半導體激光器而言，人們公認量子阱是半導體激光器發展的根本動力。量子線和量子點能否充分利用量子效應的課題已延至本世紀，科學家們已嘗試用自組織結構在各種材料中製作量子點，而GaInN量子點已用於半導體激光器。另外，科學家也已經做出了另一類受激輻射過程的量子級聯激光器，這種受激輻射基於從半導體導帶的一個次能級到同一能帶更低一級狀態的躍遷，由於只有導帶中的電子參與這種過程，因此它是單極性器件。 [1]
半導體激光特點
激光二極管的優點是效率高、體積小、重量輕且價格低。尤其是多重量子井型的效率有20~40%，總而言之能量效率高是其最大特色。另外，它的連續輸出波長涵蓋了紅外線到可見光範圍，而光脈衝輸出達50W（帶寬100ns）等級的產品也已商業化，作為激光雷達或激發光源可説是非常容易使用的激光的例子。
半導體激光應用
半導體激光器是成熟較早、進展較快的一類激光器，由於它的波長範圍寬，製作簡單、成本低、易於大量生產，並且由於體積小、重量輕、壽命長，因此，品種發展快，應用範圍廣，已超過300種，半導體激光器的最主要應用領域是Gb局域網，850nm波長的半導體激光器適用於Gh局域網，1300nm -1550nm波長的半導體激光器適用於1OGb局域網系統。半導體激光器的應用範圍覆蓋了整個光電子學領域，已成為當今光電子科學的核心技術。半導體激光器在激光測距、激光雷達、激光通信、激光模擬武器、激光警戒、激光制導跟蹤、引燃引爆、自動控制、檢測儀器等方面獲得了廣泛的應用，形成了廣闊的市場。1978年，半導體激光器開始應用於光纖通信系統，半導體激光器可以作為光纖通信的光源和指示器以及通過大規模集成電路平面工藝組成光電子系統。由於半導體激光器有着超小型、高效率和高速工作的優異特點，所以這類器件的發展，一開始就和光通信技術緊密結合在一起，它在光通信、光變換、光互連、並行光波系統、光信息處理和光存貯、光計算機外部設備的光禍合等方面有重要用途。半導體激光器的問世極大地推動了信息光電子技術的發展，到如今，它是當前光通信領域中發展最快、最為重要的激光光纖通信的重要光源。半導體激光器再加上低損耗光纖，對光纖通信產生了重大影響，並加速了它的發展。因此可以説，沒有半導體激光器的出現，就沒有當今的光通信。雙異質結激光器是光纖通信和大氣通信的重要光源，如今，凡是長距離、大容量的光信息傳輸系統無不都採用分佈反饋式半導體激光器（DFB一LD）光盤技術中，光盤技術是集計算技術、激光技術和數字通信技術於一體的綜合性技術。
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半導體激光工作原理
半導體激光器工作原理是激勵方式。利用半導體物質，即利用電子在能帶間躍遷發光，用半導體晶體的解理面形成兩個平行反射鏡面作為反射鏡，組成諧振腔，使光振盪、反饋、產生光的輻射放大，輸出激光。
半導體激光器優點是體積小、重量輕、運轉可靠、耗電少、效率高等。
