一、
半導(dǎo)體激光器的特征
[4*1}}gW%5 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(lì)方式有電注入、電子束激勵(lì)和光泵浦三種形式。
V1B(|P 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(shí)多為脈沖器件,而雙異質(zhì)結(jié)激光器室溫時(shí)可實(shí)現(xiàn)連續(xù)工作。
pMR,#[U< 半導(dǎo)體激光器具有體積小、效率高等優(yōu)點(diǎn),廣泛應(yīng)用于激光通信、印刷制版、光信息處理等方面。
Fj1NN 二、半導(dǎo)體激光器的結(jié)構(gòu)與工作原理
jk*tL8?i 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。
^~$\ g] 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(jī)理有其特殊性。
lCJ6Ur; (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(shí),晶體中那些價(jià)電子都處在晶體能帶上。價(jià)電子所處的能帶稱價(jià)帶(對(duì)應(yīng)較低能量)。與價(jià)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(shí),價(jià)帶中電子躍遷到導(dǎo)帶中去,在導(dǎo)帶中可以自由運(yùn)動(dòng)而起導(dǎo)電作用。同時(shí),價(jià)帶中失掉一個(gè)電子,則相當(dāng)于出現(xiàn)一個(gè)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(jià)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。
gbDX7r- 。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(jià)帶之上形成了雜質(zhì)能級(jí),分別稱為施主能級(jí)和受主能級(jí)(見圖19-24)。
qP3q 3`*Kav>" F;