半導(dǎo)體激光器又稱激光二極管,是用半導(dǎo)體
材料作為工作物質(zhì)的
激光器。它具有體積小、壽命長(zhǎng)的特點(diǎn),并可采用簡(jiǎn)單的注入電流的方式來(lái)泵浦其工作電壓和電流與集成
電路兼容,因而可與之單片集成。
!gFUC<4bu VtJyE} 由于這些優(yōu)點(diǎn),半導(dǎo)體二極管激光器在激光通信、光存儲(chǔ)、光陀螺、激光打印、測(cè)距以及雷達(dá)等方面以及獲得了廣泛的應(yīng)用。
GYNLyd) I xE}v%& 激光器的發(fā)光
原理 /S&8%fb {Qj7?}xW 產(chǎn)生激光要滿足以下條件:
y,=TB[d# +@5*_n\e` 一、粒子數(shù)反轉(zhuǎn);
VNWa3`w JM Ikr9/$ 二、要有諧振腔,能起到光反饋?zhàn)饔,形成激光振蕩;形成形式多樣,最?jiǎn)單的是法布里——帕羅諧振腔。
x>~.cey A0 1D-) 三、產(chǎn)生激光還必須滿足閾值條件,也就是增益要大于總的損耗。
(Y$48@x q.NvwJ (1)滿足一定的閥值條件。
ouR(l; rty&\u@} 為了形成穩(wěn)定振蕩,激光媒質(zhì)必須能提供足夠大的增益,以彌補(bǔ)諧振腔引起的光損耗及從腔面的激光輸出等引起的損耗,不斷增加腔內(nèi)的光場(chǎng)。這就必須要有足夠強(qiáng)的電流注人,即有足夠的粒子數(shù)反轉(zhuǎn),粒子數(shù)反轉(zhuǎn)程度越高,得到的增益就越大,即要求必須滿足一定的電流閥值條件。當(dāng)激光器達(dá)到閥值時(shí),具有特定
波長(zhǎng)的光就能在腔內(nèi)諧振并被放大,最后形成激光而連續(xù)地輸出。
Z|qUVD5Ic txXt<]N (2)諧振腔,能起到光反饋?zhàn)饔,形成激光振蕩?span style="display:none"> dNgjM
Q
6i_dL|c 要實(shí)際獲得相干受激輻射,必須使受激輻射在
光學(xué)諧振腔內(nèi)得到多次反饋而形成激光振蕩,激光器的諧振腔是由半導(dǎo)體晶體的自然解理面作為反射鏡形成的,通常在不出光的那一端鍍上高反多層介質(zhì)膜,而出光面鍍上減反膜。
LjMhPzCp L64cCP* 對(duì)F-P腔(法布里—拍羅腔)半導(dǎo)體激光器可以很方便地利用晶體的與P-N結(jié)平面相垂直的自然解理面構(gòu)成F-P 腔。
9!|+GIjn .q9wyVi7GI (3)增益條件:
)m[dfeqd + y]TNjLpo$ 建立起激射媒質(zhì)(有源區(qū))內(nèi)載流子的反轉(zhuǎn)分布。在半導(dǎo)體中代表
電子能量的是由一系列接近于連續(xù)的能級(jí)所組成的能帶,因此在半導(dǎo)體中要實(shí)現(xiàn)粒子數(shù)反轉(zhuǎn),必須在兩個(gè)能帶區(qū)域之間,處在高能態(tài)導(dǎo)帶底的電子數(shù)比處在低能態(tài)價(jià)帶頂?shù)目昭〝?shù)大很多,這靠給同質(zhì)結(jié)或異質(zhì)結(jié)加正向偏壓,向有源層內(nèi)注人必要的載流子來(lái)實(shí)現(xiàn),將電子從能量較低的價(jià)帶激發(fā)到能量較高的導(dǎo)帶中去。當(dāng)處于粒子數(shù)反轉(zhuǎn)狀態(tài)的大量電子與空穴復(fù)合時(shí),便產(chǎn)生受激發(fā)射作用。
##clReS 1rQKHC:| 半導(dǎo)體激光器特性
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