什么是半導(dǎo)體激光器？

半導(dǎo)體激光器的使用非常廣泛。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。在激光錫焊中，激光源使用的也是半導(dǎo)體激光器。松盛光電來(lái)給大家介紹什么是半導(dǎo)體激光器，來(lái)了解一下吧。

半導(dǎo)體激光器也稱為半導(dǎo)體激光二極管，或簡(jiǎn)稱激光二極管(Laser Diode，LD)。由于半導(dǎo)體材料本身物質(zhì)結(jié)構(gòu)的特異性以及半導(dǎo)體材料中電子運(yùn)動(dòng)規(guī)律的特殊性，使半導(dǎo)體激光器的工作特性具有其特殊性。

基本結(jié)構(gòu)

PN 結(jié)：由 P 型半導(dǎo)體和 N 型半導(dǎo)體組成，是半導(dǎo)體激光器的核心部分。當(dāng) PN 結(jié)正向偏置時(shí)，電流從 P 區(qū)流向 N 區(qū)，使得電子和空穴在結(jié)區(qū)附近復(fù)合，從而產(chǎn)生光子。

有源層：位于 PN 結(jié)之間，是實(shí)現(xiàn)粒子數(shù)反轉(zhuǎn)和產(chǎn)生受激輻射的區(qū)域，其厚度通常很薄，一般在幾百納米到幾微米之間。有源層的材料和結(jié)構(gòu)對(duì)半導(dǎo)體激光器的性能有著重要影響，例如，通過(guò)選擇不同的半導(dǎo)體材料和控制有源層的厚度，可以調(diào)節(jié)激光器的發(fā)射波長(zhǎng)和輸出功率等性能指標(biāo)。

諧振腔：一般由半導(dǎo)體晶體的兩個(gè)平行解理面構(gòu)成，起到反饋和選頻的作用，使光子在腔內(nèi)來(lái)回反射，不斷地與半導(dǎo)體材料中的電子和空穴相互作用，從而實(shí)現(xiàn)光的放大和振蕩，最終形成穩(wěn)定的激光輸出。

半導(dǎo)體激光器是以一定的半導(dǎo)體材料做工作物質(zhì)而產(chǎn)生受激發(fā)射作用的器件。其工作原理是通過(guò)一定的激勵(lì)方式，在半導(dǎo)體物質(zhì)的能帶(導(dǎo)帶與價(jià)帶)之間，或者半導(dǎo)體物質(zhì)的能帶與雜質(zhì)(受主或施主)能級(jí)之間，實(shí)現(xiàn)非平衡載流子的粒子數(shù)反轉(zhuǎn)，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。半導(dǎo)體激光器的激勵(lì)方式主要有三種，即電注入式，光泵式和高能電子束激勵(lì)式。電注入式半導(dǎo)體激光器，一般是由砷化鎵(GaAs)、硫化鎘(CdS)、磷化銦(InP)、硫化鋅(ZnS)等等材料制成的半導(dǎo)體面結(jié)型二極管，沿正向偏壓注入電流進(jìn)行激勵(lì)，在結(jié)平面區(qū)域產(chǎn)生受激發(fā)射。光泵式半導(dǎo)體激光器，一般用N型或P型半導(dǎo)體單晶(如GaAS,InAs,InSb等)做工作物質(zhì)，以其他激光器發(fā)出的激光作光泵激勵(lì).高能電子束激勵(lì)式半導(dǎo)體激光器，一般也是用N型或者P型半導(dǎo)體單晶如PbS,CdS,ZhO等)做工作物質(zhì)，通過(guò)由外部注入高能電子束進(jìn)行激勵(lì)。在半導(dǎo)體激光器件中，性能較好，應(yīng)用較廣的是具有雙異質(zhì)結(jié)構(gòu)的電注入式GaAs二極管激光器。

半導(dǎo)體激光器采用注入電流方式泵浦。

半導(dǎo)體激光器波長(zhǎng)覆蓋范圍為紫外至紅外波段(300nm~十幾微米)，其中1.3um與1.55um為光纖傳輸?shù)膬蓚€(gè)窗口。半導(dǎo)體激光器具有能量轉(zhuǎn)換效率高、易于進(jìn)行高速電流調(diào)制、超小型化、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、使用壽命才長(zhǎng)等突出特點(diǎn)，使其成為最重要有應(yīng)用價(jià)值的一類的激光器。

半導(dǎo)體激光器的優(yōu)點(diǎn)及應(yīng)用

優(yōu)點(diǎn)：體積小、重量輕，便于集成和攜帶;電光轉(zhuǎn)換效率高，能夠?qū)㈦娔芨咝У剞D(zhuǎn)換為光能，節(jié)省能源;使用壽命長(zhǎng)，可靠性高;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;還可以用高達(dá) GHz 的頻率直接進(jìn)行電流調(diào)制，以獲得高速調(diào)制的激光輸出。

應(yīng)用：在激光通信中作為光源，實(shí)現(xiàn)高速、長(zhǎng)距離的光信號(hào)傳輸;在光存儲(chǔ)領(lǐng)域，用于光盤的讀寫，如 CD、DVD、藍(lán)光光盤等;在激光打印中，作為打印頭的光源，實(shí)現(xiàn)高速、高精度的打印;在測(cè)距方面，可用于激光測(cè)距儀，測(cè)量距離遠(yuǎn)、精度高;在雷達(dá)領(lǐng)域，作為激光雷達(dá)的發(fā)射源，用于目標(biāo)探測(cè)和跟蹤等;此外，還在光陀螺、光譜分析、激光加工、醫(yī)療美容、軍事制導(dǎo)等眾多領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用。