半导体激光器原理

    |     2015年8月11日   |   行业资讯   |     0 条评论   |    5298

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1. —简介

  半导体激光器是指以半导体材料为工作物质的激光器,又称半导体激光二极管(LD),

  是20世纪60年代发展起来的一种激光器。半导体激光器具有体积小,重量轻,运转可靠,耗电少,效率高等有点,广泛应用于光纤通信、光盘、激光打印机、激光扫描器、激光指示器(激光笔),军事领域,如激光制导跟踪、激光雷达、激光引信、光测距、激光通信电源、激光模拟武器等。

2. —基本结构

  半导体激光器一种在电流注入下能够发出相干辐射光(相位相同、波长基本相同、强度较大)的光电子器件,其结构如下图所示。外形及大小与小功率半导体三极管差不多,仅在外壳上多一个激光输出窗口。夹着结区的P区与N区做成层状,结区厚为几十微米,面积约小于1mm2。

3. —产生原理

  半导体激光器是一种相干辐射光源,主要是依靠注入载流子工作的,要使它能产生激光,必须具备三个基本条件:

  1) 通过高浓度参杂PN结的正向注入形成载流子分布发转,使受激辐射占优势,即高能态粒子数足够的大于处于低能态的粒子数;

  2) 有一个合适的谐振腔能够起到反馈作用,使受激辐射光子增生,从而产生激光震荡;

  3) 正向电流密度达到或者超过阀值,即增益至少等于损耗,以使光子增益等于或大于光子的损耗。

  简单来讲,工作三要素:受激光辐射、谐振腔、增益大于等于损耗。

4. 半导体激光器原理—工作原理

  半导体激光器工作原理是通过一定的激励方式,在半导体物质的能带(导带与价带)之间,或者半导体物质的能带与杂质(受主或施主)能级之间,实现非平衡载流子的粒子数反转,当处于粒子数反转状态的大量电子与空穴复合时,便产生受激发射作用,产生激光。半导体激光器产生激励的方式主要有以下三种,即电注入式、光泵式和高能电子束激励式:

  1) 电注入式半导体激光器一般是由GaAS(砷化镓)、InAS(砷化铟)、Insb(锑化铟)等材料制成的半导体面结型二极管,沿正向偏压注入电流进行激励,在结平面区域产生受激发射。

  2) 光泵浦激励式半导体激光器一般用N型或P型半导体单晶(GaAS、InAs、InSb等)作为工作物质,以其它激光器发出的激光作光泵激励。

  3) 高能电子束激励式半导体激光器一般用N型或者P型半导体单晶(PbS、CdS、ZhO等)作为工作物质,通过由外部注入高能电子束进行激励。


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