半導體激光器的概述及原理

半導體激光器概況

半導體激光器又叫激光二極管，目前在光電子器件中應用最為廣泛。早在上個世紀末，半導體激光器大批量應用于音響演放器。從那之后，半導體的材料生長技術迅速發展、產品的生產效率得到了顯著提高，與此同時其性價比大大提升，半導體激光器的應用漸漸在各個方面都得到了體現，諸如光驅驅動、激光打印、可擦除光存儲驅動、光纖通信、條型碼掃描、娛樂表演，以及軍事航空應用比如照明器、軍訓模擬裝置、測距裝置等。不管是什么產品，其開發必須與市場導向相一致，半導體激光器也不例外。比如說在軍事應用、數字通信和計算機應用領域都和市場規律相適應，其市場和技術的發展持續保持高速增長的勢頭。半導體激光器的芯片外延生長技術，由早期的發展到現在普遍釆用的和，外延材料也隨之由體材料演變到量子講或超晶格的能帶工程材料。工作溫度、響應頻率、閾值電流、輸出功率等半導體激光器的一些主要性能參數大幅度改進，新型器件多種多樣。面為了達到大容量的信息存儲，寬帶化的信息傳輸，高速化的信息處理，以及武器裝備的高精度和小型化，借助于一系列先進技術半導體激光器將會繼續高速發展。以為襯底外延制作而成的半導體激光器非常實用，是目前市場上用量最大的器件，其波長在635--980nm之間。

半導體激光器原理

激光是一種相千光福射，具有高亮度，好的單色性和方向性，能量密度高等特點。作為新一代激光器，半導體激光器以其獨特的優勢、廣泛的應用空間和迅猛的發展速度成為了激光器的重要組成部分。其原理為在半導體激光器的結內注入大量的非平衡載流子，并在結兩端施加正向偏壓使其反轉分布，產生大量高能的光子從而產生足夠大的光增益，再通過激光器前后兩個解理面作為諧振腔端面是受激福射在其中多次反饋進而產生激光。半導體的發展主要經歷了三個階段，早期材料單一結構單一的同質結激光器；材料上加以改進的單異質結、雙異質結激光器；材料及結構都有較大改進的量子講、量子點以及量子級聯激激光器，這類激光器是現階段的研究熱門。激光器器件的可靠性大大提升，在連續運作下壽命可達百萬小時，閾值電流密度從幵始的十萬級降至現在的百級，輸出功率可覆蓋毫瓦至百瓦級別；輸出波長的覆蓋范圍很寬，可由中遠紅外至紫外。由于半導體激光器具有輕便小巧，效率高和易集成等獨特優點，在各領域都有著很大的應用潛力，因此引起了廣大科研人員的高度重視。

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