半導體激光器在基本構造上,它屬于半導體的P-N接面。后來經過改良,開發出雙異質接合型激光及條紋型構造的激光二極管(Laser diode)等,廣泛使用于光纖通信、光盤、激光打印機、激光掃描器、激光指示器(激光筆),是目前生產量最大的激光器。
半導體激光器工作原理是激勵方式,利用半導體物質,即利用電子在能帶間躍遷發光,用半導體晶體的解理面形成兩個平行反射鏡面作為反射鏡,組成諧振腔,使光振蕩、反饋、產生光的輻射放大,輸出激光。
半導體激光器是一種相干輻射光源,要使它能產生激光,必須具備三個基本條件:
1、增益條件:建立起激射媒質(有源區)內載流子的反轉分布。在半導體中代表電子能量的是由一系列接近于連續的能級所組成的能帶,因此在半導體中要實現粒子數反轉,必須在兩個能帶區域之間,處在高能態導帶底的電子數比處在低能態價帶頂的空穴數大很多,這靠給同質結或異質結加正向偏壓,向有源層內注人必要的載流子來實現,將電子從能量較低的價帶激發到能量較高的導帶中去。當處于粒子數反轉狀態的大量電子與空穴復合時,便產生受激發射作用。
2、要實際獲得相干受激輻射,必須使受激輻射在光學諧振腔內得到多次反饋而形成激光振蕩。
3、為了形成穩定振蕩,激光媒質必須能提供足夠大的增益,以彌補諧振腔引起的光損耗及從腔面的激光輸出等引起的損耗,不斷增加腔內的光場。這就必須要有足夠強的電流注入,即有足夠的粒子數反轉,粒子數反轉程度越高,得到的增益就越大,即要求必須滿足一定的電流閥值條件。當激光器達到閥值,具有特定波長的光就能在腔內諧振并被放大,最后形成激光而連續地輸出。
由于半導體激光器的波長范圍寬,制作簡單、成本低、易于大量生產,并且由于體積小、重量輕、壽命長,因此,品種發展快,應用范圍廣,目前已超過300種。
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