半導(dǎo)體激光器原理

光電子學(xué)的飛速發(fā)展主要是建立在量子力學(xué)和材料科學(xué)的發(fā)展上的，其中尤其矚目的就是光電子半導(dǎo)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(jī)光電材料的發(fā)展，更加是極大的推動(dòng)著光電材料的進(jìn)步。

首先半導(dǎo)體為什么會(huì)發(fā)光？

當(dāng)電子從上面導(dǎo)帶跳下來(lái)進(jìn)入價(jià)帶的時(shí)候，損失了一定的能量，這些能量就變成了光子發(fā)射出來(lái)，通俗的說(shuō)就是發(fā)光了。

半導(dǎo)體激光器是以直接帶隙半導(dǎo)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(dǎo)體激光工作物質(zhì)有幾十種，目前已制成激光器的半導(dǎo)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.

半導(dǎo)體激光器的激勵(lì)方式主要有三種，即電注人式、光泵式和高能電子束激勵(lì)式. 絕大多數(shù)半導(dǎo)體激光器的激勵(lì)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(shuō)是個(gè)正向偏置的二極管，因此半導(dǎo)體激光器又稱(chēng)為半導(dǎo)體激光二極管.對(duì)半導(dǎo)體來(lái)說(shuō)，由于電子是在各能帶之間進(jìn)行躍遷，而不是在分立的能級(jí)之間躍遷，所以躍遷能量不是個(gè)確定值，這使得半導(dǎo)體激光器的輸出波長(zhǎng)展布在一個(gè)很寬的范圍上.它們所發(fā)出的波長(zhǎng)在 0.3 -34um 之間.其波長(zhǎng)范圍決定于所用材料的能帶間隙，最常見(jiàn)的是AlGaA:雙異質(zhì)結(jié)激光器，其輸出波長(zhǎng)為750 - 890nm. 世界上第一只半導(dǎo)體激光器是1962 年問(wèn)世的，經(jīng)過(guò)幾十年來(lái)的研究，半導(dǎo)體激光器得到了驚人的發(fā)展，它的波長(zhǎng)從紅外、紅光到藍(lán)綠光，被蓋范圍逐漸擴(kuò)大，各項(xiàng)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(kuò)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(jī)化合物汽相淀積)，化學(xué)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(wàn)小時(shí)，乃至百萬(wàn)小時(shí)從最初的低溫(77K)下運(yùn)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(jí) (陣列器件)它具有效率高、體積小、重量輕、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、能將電能直接轉(zhuǎn)換為激光能、功率轉(zhuǎn)換效率高(已達(dá)10%以上、最大可達(dá)50%).便于直接調(diào)制、省電等優(yōu)點(diǎn)，因此應(yīng)用領(lǐng)域日益擴(kuò)大.目前，固定波長(zhǎng)半導(dǎo)體激光器的使用數(shù)量居所有激光器之首，某些重要的應(yīng)用領(lǐng)域過(guò)去常用的其他激光器，已逐漸為半導(dǎo)體激光器所取代.