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半導(dǎo)體激光器的工作原理及主要參數(shù)有哪些
半導(dǎo)體激光器又稱為激光二極管(LD，LaserDiode)，是采用半導(dǎo)體材料作為工作物質(zhì)而產(chǎn)生受激發(fā)射的一類激光器。常用材料有砷化鎵(GaAs)、硫化鎘(CdS)、磷化銦(InP)、硫化鋅(ZnS)。激勵(lì)方式有電注入、電子束激勵(lì)和光泵浦激勵(lì)三種形式。
半導(dǎo)體激光器的工作原理：
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：電注入式、電子束激勵(lì)式和光泵浦激勵(lì)式。電注入式半導(dǎo)體激光器一般是由GaAS(砷化鎵)、InAS(砷化銦)、Insb(銻化銦)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。電子束激勵(lì)式半導(dǎo)體激光器一般用N型或者P型半導(dǎo)體單晶(PbS、CdS、ZhO等)作為工作物質(zhì)，通過(guò)由外部注入高能電子束進(jìn)行激勵(lì)。
光泵浦激勵(lì)式半導(dǎo)體激光器一般用N型或P型半導(dǎo)體單晶(GaAS、InAs、InSb等)作為工作物質(zhì)，以其它激光器發(fā)出的激光作光泵激勵(lì)。
目前在半導(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二極管半導(dǎo)體激光器。
半導(dǎo)體光電器件的工作波長(zhǎng)與半導(dǎo)體材料的種類有關(guān)。半導(dǎo)體材料中存在著導(dǎo)帶和價(jià)帶，導(dǎo)帶上面可以讓電子自由運(yùn)動(dòng)，而價(jià)帶下面可以讓空穴自由運(yùn)動(dòng)，導(dǎo)帶和價(jià)帶之間隔著一條禁帶，當(dāng)電子吸收了光的能量從價(jià)帶跳躍到導(dǎo)帶中去時(shí)就把光的能量變成了電，而帶有電能的電子從導(dǎo)帶跳回價(jià)帶，又可以把電的能量變成光，這時(shí)材料禁帶的寬度就決定了光電器件的工作波長(zhǎng)。
半導(dǎo)體激光器的主要參數(shù)：
波長(zhǎng)nm：激光器工作波長(zhǎng)，例如405nm、532nm、635nm、650nm、670nm、690nm、780nm、810nm、860nm、980nm。
閾值電流Ith：激光二極管開(kāi)始產(chǎn)生激光振蕩的電流，對(duì)小功率激光器而言其值約在數(shù)十毫安。
工作電流Iop：激光二極管達(dá)到額定輸出功率時(shí)的驅(qū)動(dòng)電流，此值對(duì)于設(shè)計(jì)調(diào)試激光驅(qū)動(dòng)電路較重要。
垂直發(fā)散角θ⊥：激光二極管的發(fā)光帶在與PN結(jié)垂直方向張開(kāi)的角度，一般在15°～40°左右。
水平發(fā)散角θ∥：激光二極管的發(fā)光帶在與PN結(jié)平行方向張開(kāi)的角度，一般在6°～10°左右。
監(jiān)控電流Im：激光二極管在額定輸出功率時(shí)在PIN管上流過(guò)的電流。
半導(dǎo)體激光器主要向兩個(gè)方向發(fā)展：一類是以傳遞信息為主的信息型激光器；另一類是以提高光功率為主的功率型激光器。
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