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半导体激光器是如何工作的
- 2019-05-22 -

  半导体激光器是一种使用半导体材料作为工作物质来产生受激发射的激光器。常用的材料有砷化镓、硫化镉、磷化铟和硫化锌。激发方式包括电子注入、电子束激发和光泵激发。半导体激光器件一般分为同质结、单异质结和双异质结。均匀结激光器和单异质结激光器主要是室温下的脉冲器件,而双异质结激光器可以在室温下连续工作。半导体激光器具有体积小、重量轻、工作可靠、能耗低、效率高、寿命长、调制速度快等优点。因此,半导体激光器在激光通信、光存储、光学陀螺、激光打印、激光医疗、激光测距、激光雷达、自动控制、检测仪器等领域得到了广泛的应用。
  半导体激光器的工作原理是通过一定的激发方法实现半导体材料的能带或半导体材料的能带与杂质能级之间的非平衡。载流子的载流子数是反向的,当处于粒子数反转的状态下的大量电子与空穴结合时,就会产生受激发射。半导体激光器的激发主要有三种类型:电注入、电子束激发和光泵激发。电注式半导体激光器一般是由GaAs、InAs和InSb等材料制成的半导体结型半导体激光器,由正向偏压注入电流激发。结平面区域产生受激发射。电子束激励半导体激光器一般采用N型或P型半导体单晶。作为一种工作物质,被外部注入高能电子束所激发。光泵激励半导体激光器一般采用N型或P型半导体单晶。作为工作物质,从其他激光器发射的激光器被用作光泵激励。
  目前,在半导体激光器器件中,电注入GaAs半导体激光器是一种性能较好、应用较广的双异质结半导体激光器。
  半导体光电器件的工作波长与半导体材料的类型有关。在半导体材料中存在导带和价带。导带允许电子自由移动,而价带允许空穴自由移动。导带和价带被禁带隔开。当电子吸收光的能量时。当价格带跳入导带时,光的能量转化为电,带有电能的电子从导带跳回到价带,电能可以转化为光,材料被禁止。宽度决定了光电器件的工作波长。
  低功率半导体激光器,主要用于信息技术领域,如用于光纤通信和光开关系统的分布式反馈动态单模激光器、窄线宽可调谐激光器、用于光盘的可见光波长激光器在信息处理领域。这些器件具有单频窄线宽、高速率、可调谐、短波长、光电单片集成等特点。
  大功率半导体激光器,主要应用于泵浦光源、激光加工系统、印刷工业、生物医学等领域。

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