半导体激光器的工作原理及应用

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1、目录0前言21半导体激光器的工作原理21.1激光产生原理21.2半导体激光器的工作特性32同质结和异质结激光器32.1半导体激光器的发展历史32.2异质结激光器的工作过程53半导体激光器的应用74大功率激光器的最新进展95结论10参考文献11半导体激光器的工作原理及应用摘要：半导体激光器产生激光的机理，即必须建立特定激光能态间的粒子数反转，并有合适的光学谐振腔。由于半导体材料物质结构的特异性和其中电子运动的特殊性，一方面产生激光的具体过程有许多特殊之处，另一方面所产生的激光光束也有独特的优势，使其在社会各方面广泛应用。从同质结到异质结，从信息型到功率型，激光的优越性也愈发明显，光谱范围

2、宽，相干性增强，是半导体激光器开启了激光应用发展的新纪元。9关键词：受激辐射；光场；同质结；异质结；大功率半导体激光器TheworkingprincipleofsemiconductorlasersandapplicationsABSTRACT:Themachanismoflasingbysemiconductorlaser,whichrequiressetupspeciallydesignatedreverseofbeamofparticlesamongenergystages,andappropriateopticalsyntoniccoelenteronAsthespecific

3、ityofstructurefromsemiconductorandmovingelectrons.somethinginterestinghappens.Ontheonehand,thespecificprocessinproducinglase,ontheotherhand,thebeamoflighthasuniqueadvantages。Asthereasonsabove,wecaneasilyfounditallquartersofthesociety.Fromhomojunctiontoheterojunction,frominformaticstopower,theadv

4、antagesoflaserareinevidence,thewidespectrum,thesemiconductoropentheepochintheprocessoflaser.Keyworlds:stimulatedradiation;opticalfield;homojunction;heterojunction;high-powersemiconductorlaser0前言半导体激光器是指以半导体材料为工作物质的激光器，又称半导体激光二极管（LD），是20世纪60年代发展起来的一种激光器。半导体激光器的工作物质有几十种，例如砷化镓（GaAs）、硫化镉（CdS）等，激励方式主

5、要有电注入式、光泵式和高能电子束激励式三种。半导体激光器从最初的低温（77K）下运转发展到室温下连续工作；从同质结发展成单异质结、双异质结、量子阱（单、多量子阱）等多种形式。半导体激光器因其波长的扩展、高功率激光阵列的出现以及可兼容的光纤导光和激光能量参数微机控制的出现而迅速发展。半导体激光器的体积小、重量轻、成本低、波长可选择，其应用遍布临床、加工制造、军事，其中尤以大功率半导体激光器方面取得的进展最为突出。1半导体激光器的工作原理1.1激光产生原理半导体激光器是一种相干辐射光源，要使它能产生激光，必须具备三个基本条件：(1)增益条件：建立起激射媒质(有源区)内载流子的反转分布，在半

6、导体中代表电子能量的是由一系列接近于连续的能级所组成的能带，因此在半导体中要实现粒子数反转，必须在两个能带区域之间，处在高能态导带底的电子数比处在低能态价带顶的空穴数大很多，这靠给同质结或异质结加正向偏压，向有源层内注人必要的载流子来实现。将电子从能量较低的价带激发到能量较高的导带中去。当处于粒子数反转状态的大量电子与空穴复合时，便产生受激发射作用。(2)要实际获得相干受激辐射，必须使受激辐射在光学谐振腔内得到多次反馈而形成激光振荡，激光器的谐振腔是由半导体晶体的自然解理面作为反射镜形成的，通常在不出光的那一端镀上高反多层介质膜，而出光面镀上减反膜。对F—p腔(法布里一珀罗腔)半导体激

7、光器可以很方便地利用晶体的与P—n结平面相垂直的自然解理面一[110]面构成F—P腔。9(3)为了形成稳定振荡，激光媒质必须能提供足够大的增益，以弥补谐振腔引起的光损耗及从腔面的激光输出等引起的损耗，不断增加腔内的光场。这就必须要有足够强的电流注入，即有足够的粒子数反转，粒子数反转程度越高，得到的增益就越大，即要求必须满足一定的电流阀值条件。当激光器达到阀值时，具有特定波长的光就能在腔内谐振并被放大，最后形成激光而连续地输出。可见在半导体激光器