光電子學的飛速發(fā)展主要是建立在量子力學和材料科學的發(fā)展上的,其中尤其矚目的就是光電子半導體的發(fā)展。LED, LD這些神氣的電子器件便是這一發(fā)展的結(jié)果,尤其是近期有機光電材料的發(fā)展,更加是極大的推動著光電材料的進步。 \H Wcd|
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首先半導體為什么會發(fā)光? fD1?z"lo
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當電子從上面導帶跳下來進入價帶的時候,損失了一定的能量,這些能量就變成了光子發(fā)射出來,通俗的說就是發(fā)光了。 ~Cjz29|gp
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半導體激光器是以直接帶隙半導體材料構(gòu)成的PN 結(jié)或PIN 結(jié)為工作物質(zhì)的一種小型化激光器.半導體激光工作物質(zhì)有幾十種,目前已制成激光器的半導體材料有砷化稼(GaAs )、砷化錮(InAs)、氮化鎵(GaN)、銻化錮( InSb)、硫化鍋( cds )、蹄化福(CdTe )、硒化鉛(PbSe)、啼化鉛(PhTe )、鋁稼砷(A1xGa,-,As)、錮磷砷(In-PxAS)等. 8YuJ8KC
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半導體激光器的激勵方式主要有三種,即電注人式、光泵式和高能電子束激勵式. 絕大多數(shù)半導體激光器的激勵方式是電注人,即給Pn 結(jié)加正向電壓,以使在結(jié)平面區(qū)域產(chǎn)生受激發(fā)射,也就是說是個正向偏置的二極管,因此半導體激光器又稱為半導體激光二極管.對半導體來說,由于電子是在各能帶之間進行躍遷,而不是在分立的能級之間躍遷,所以躍遷能量不是個確定值,這使得半導體激光器的輸出波長展布在一個很寬的范圍上.它們所發(fā)出的波長在 0.3 -34um 之間.其波長范圍決定于所用材料的能帶間隙,最常見的是AlGaA:雙異質(zhì)結(jié)激光器,其輸出波長為750 - 890nm. 世界上第一只半導體激光器是1962 年問世的,經(jīng)過幾十年來的研究,半導體激光器得到了驚人的發(fā)展,它的波長從紅外、紅光到藍綠光,被蓋范圍逐漸擴大,各項性能參數(shù)也有了很大的提高,其制作技術(shù)經(jīng)歷了由擴散法到液相外延法(LPE),氣相外延法(VPE),分子束外延法(MBE),MOCVD 方法(金屬有機化合物汽相淀積),化學束外延(CBE)以及它們的各種結(jié)合型等多種工藝.其激射閉值電流由幾百mA 降到幾十mA,直到亞mA,其壽命由幾百到幾萬小時,乃至百萬小時從最初的低溫(77K)下運轉(zhuǎn)發(fā)展到在常溫下連續(xù)工作,輸出功率由幾毫瓦提高到千瓦級 (陣列器件)它具有效率高、體積小、重量輕、結(jié)構(gòu)簡單、能將電能直接轉(zhuǎn)換為激光能、功率轉(zhuǎn)換效率高(已達10%以上、最大可達50%).便于直接調(diào)制、省電等優(yōu)點,因此應用領域日益擴大.目前,固定波長半導體激光器的使用數(shù)量居所有激光器之首,某些重要的應用領域過去常用的其他激光器,已逐漸為半導體激光器所取代. LHs-&
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半導體激光器最大的缺點是:激光性能受溫度影響大,光束的發(fā)散角較大(一般在幾度到20度之間),所以在方向性、單色性和相干性等方面較差.但隨著科學技術(shù)的迅速發(fā)展,半導體激光器的研究正向縱深方向推進,半導體激光器的性能在不斷地提高.目前半導體激光器的功率可以達到很高的水平,而且光束質(zhì)量也有了很大的提高.以半導體激光器為核心的半導體光電子技術(shù)在21 世紀的信息社會中將取得更大的進展,發(fā)揮更大的作用. 主要半導體激光器的工作原理、發(fā)展歷史和應用前景作一簡略的介紹.