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半导体激光器的基本概述

时间:2021-02-22 来源:新特光电 访问量:1147

半导体激光器是以半导体材料为增益介质的激光器,依靠半导体能带间的跃迁发光,通常以天然解理面为谐振腔。因此其具有波长覆盖面广、体积小、结构稳定、抗辐射能力强、泵浦方式多样、成品率高、可靠性好、易高速调制等优势,同时也具有输出光束质量差,光束发散角大,光斑不对称,受到带间辐射的影响导致光谱纯度差、工艺制备难度高的特点。不同半导体工作物质产生激光的过程存在一定差异,当前常用的半导体物质包括了InP(磷化铟)、CdS(硫化镉)、ZnS(硫化锌)、GaAs(砷化镓)等。按照半导体器件不同可以将半导体划分为单异质结、同质结、双异质结等。按照输出功率的不同可将半导体激光器分为小功率半导体激光器与大功率半导体激光器两种。半导体激光器的工作原理为在半导体价带与导带之间通过激励方式,实现空穴复合产生受激发射,在这一过程中由于激励导致的粒子数反转至关重要。

半导体激光器的可靠性在应用中是一个重要的技术指标。在通信、光存储等领域,小功率半导体的可靠性已基本解决,工作寿命可以达到实用要求。高功率半导体激光器在大电流工作连续输出时面临着端面灾变性损伤、烧孔、电热烧毁、光丝效应,以及微通道热沉的寿命等基本问题。解决这些问题一般通过以下方法: 提高晶体生长质量;改进制备工艺和封装技术;增大光斑尺寸;优化传热结构和散热方法等。

现在国际上半导体激光器研究的重大技术问题是: 如何同时获得高功率、高可靠性和高能量转换效率,同时提高光束质量并拥有良好的光谱特性。随着材料生长技术和器件制备工艺的发展和进步,新的有源材料不断涌现,更好的器件结构和工艺日趋成熟,半导体激光器的功率、可靠性和能量转换效率都得到了迅速提高; 以往相比于其他激光器的劣势,如光束质量差、光谱线宽过大等问题也得到了相当程度的改善,半导体激光器的性能得到不断的提升,在很多领域正在逐渐取代其他激光光源,并且其应用前景也越来越广泛。

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