一、
半導(dǎo)體激光器的特征
@+gr>a1K# 半導(dǎo)體
激光器是用半導(dǎo)體材料作為工作物質(zhì)的一類激光器,由于物質(zhì)結(jié)構(gòu)上的差異,產(chǎn)生激光的具體過程比較特殊。常用材料有砷化鎵(GaAs)、硫化鎘(CdS)、磷化銦(InP)、硫化鋅(ZnS)等。激勵方式有電注入、電子束激勵和光泵浦三種形式。
IEx`W;V]K 半導(dǎo)體激光器件,可分為同質(zhì)結(jié)、單異質(zhì)結(jié)、雙異質(zhì)結(jié)等幾種。同質(zhì)結(jié)激光器和單異質(zhì)結(jié)激光器室溫時多為脈沖器件,而雙異質(zhì)結(jié)激光器室溫時可實現(xiàn)連續(xù)工作。
bVB_KE 半導(dǎo)體激光器具有體積小、效率高等優(yōu)點,廣泛應(yīng)用于激光通信、印刷制版、光信息處理等方面。
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w 二、半導(dǎo)體激光器的結(jié)構(gòu)與工作原理
rNdeD~\ 現(xiàn)以砷化鎵(GaAs)激光器為例,介紹注入式同質(zhì)結(jié)激光器的工作原理。
5$v,%~$Xds 1.注入式同質(zhì)結(jié)激光器的振蕩原理。由于半導(dǎo)體材料本身具有特殊晶體結(jié)構(gòu)和電子結(jié)構(gòu),故形成激光的機理有其特殊性。
4QK~qAi 。1)半導(dǎo)體的能帶結(jié)構(gòu)。半導(dǎo)體材料多是晶體結(jié)構(gòu)。當(dāng)大量原子規(guī)則而緊密地結(jié)合成晶體時,晶體中那些價電子都處在晶體能帶上。價電子所處的能帶稱價帶(對應(yīng)較低能量)。與價帶最近的高能帶稱導(dǎo)帶,能帶之間的空域稱為禁帶。當(dāng)加外電場時,價帶中電子躍遷到導(dǎo)帶中去,在導(dǎo)帶中可以自由運動而起導(dǎo)電作用。同時,價帶中失掉一個電子,則相當(dāng)于出現(xiàn)一個帶正電的空穴,這種空穴在外電場的作用下,也能起導(dǎo)電作用。因此,價帶中空穴和導(dǎo)帶中的電子都有導(dǎo)電作用,統(tǒng)稱為載流子。
rRTAWAs%T 。2)摻雜半導(dǎo)體與
p-n結(jié)。沒有雜質(zhì)的純凈半導(dǎo)體,稱為本征半導(dǎo)體。如果在本征半導(dǎo)體中摻入雜質(zhì)原子,則在導(dǎo)帶之下和價帶之上形成了雜質(zhì)能級,分別稱為施主能級和受主能級(見圖19-24)。
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iD}P*V 圖19-24
M@G <I]\ 有施主能級的半導(dǎo)體稱為n型半導(dǎo)體;有受主能級的半導(dǎo)體稱這p型半導(dǎo)體。在常溫下,熱能使n型半導(dǎo)體的大部分施主原子被離化,其中電子被激發(fā)到導(dǎo)帶上,成為自由電子。而p型半導(dǎo)體的大部分受主原子則俘獲了價帶中的電子,在價帶中形成空穴。因此,n型半導(dǎo)體主要由導(dǎo)帶中的電子導(dǎo)電;p型半導(dǎo)體主要由價帶中的空穴導(dǎo)電。
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