半導(dǎo)體激光器常見的種類及特點(diǎn)有哪些？

半導(dǎo)體激光器是一種利用半導(dǎo)體材料中的受激輻射現(xiàn)象產(chǎn)生激光的裝置。

半導(dǎo)體激光器又稱激光二極管，是用半導(dǎo)體材料作為工作物質(zhì)的激光器。由于物質(zhì)結(jié)構(gòu)上的差異，不同種類產(chǎn)生激光的具體過程比較特殊。常用工作物質(zhì)有砷化鎵(GaAs)、硫化鎘(CdS)、磷化銦(InP)、硫化鋅(ZnS)等。激勵(lì)方式有電注入、電子束激勵(lì)和光泵浦三種形式。 半導(dǎo)體激光器件，可分為同質(zhì)結(jié)、單異質(zhì)結(jié)、雙異質(zhì)結(jié)等幾種。同質(zhì)結(jié)激光器和單異質(zhì)結(jié)激光器在室溫時(shí)多為脈沖器件，而雙異質(zhì)結(jié)激光器室溫時(shí)可實(shí)現(xiàn)連續(xù)工作。

半導(dǎo)體激光(Semiconductor laser)在1962年被成功激發(fā)，在1970年實(shí)現(xiàn)室溫下連續(xù)輸出。后來經(jīng)過改良，開發(fā)出雙異質(zhì)接合型激光及條紋型構(gòu)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(jī)、激光掃描器、激光指示器(激光筆)，是目前生產(chǎn)量最大的激光器。

由于其有許多獨(dú)特的和優(yōu)秀的特性，如高效率、小型化、快速響應(yīng)等，因此被廣泛應(yīng)用于通訊、工業(yè)、醫(yī)療、軍事等領(lǐng)域。下面介紹幾種常見的半導(dǎo)體激光器及其特點(diǎn)。

1. 邊發(fā)射激光器

邊發(fā)射激光器(Edge-Emitting Laser，EEL)是應(yīng)用最廣泛的半導(dǎo)體激光器類型。它的激光束垂直于半導(dǎo)體表面發(fā)射，可以從兩端進(jìn)行光學(xué)耦合。EEL具有較好的光束質(zhì)量，適合用于遠(yuǎn)距離通信和光纖傳感等領(lǐng)域。

2. 面發(fā)射激光器

面發(fā)射激光器(Surface-Emitting Laser，SEL)的激光束平行于半導(dǎo)體表面發(fā)射，可以在垂直于半導(dǎo)體表面的方向上進(jìn)行光學(xué)耦合。SEL具有低閾值、單模輸出和易于二維陣列集成的特點(diǎn)，適合用于短距離通信和并行光學(xué)信號(hào)處理等領(lǐng)域。

3. 垂直腔表面發(fā)射激光器

垂直腔表面發(fā)射激光器(Vertical Cavity Surface Emitting Laser，VCSEL)是一種結(jié)構(gòu)特殊的半導(dǎo)體激光器。它的激光束垂直于半導(dǎo)體表面發(fā)射，具有低閾值、單模輸出和圓形光斑等優(yōu)點(diǎn)，適合用于數(shù)據(jù)通信、光存儲(chǔ)和并行光學(xué)信號(hào)處理等領(lǐng)域。

4. 分布式反饋激光器

分布式反饋激光器(Distributed Feedback Laser，DFB)是一種具有周期性折射率變化的半導(dǎo)體激光器。它的激光束垂直于半導(dǎo)體表面發(fā)射，具有低閾值、單模輸出和窄線寬等優(yōu)點(diǎn)，適合用于光纖傳感、光相干雷達(dá)和DWDM系統(tǒng)等領(lǐng)域。

除了以上幾種類型，還有量子點(diǎn)激光器、石墨烯激光器等新型半導(dǎo)體激光器在不斷研究和發(fā)展中。不同類型的半導(dǎo)體激光器有其獨(dú)特的的應(yīng)用場(chǎng)景和優(yōu)勢(shì)，根據(jù)具體需求選擇適合的激光器類型是關(guān)鍵。

目前，藍(lán)光半導(dǎo)體激光單管主要采用的是TO封裝結(jié)構(gòu)。以藍(lán)光單管NUBM08為例，其單管輸出功率為4.35W，波長(zhǎng)為455nm。實(shí)測(cè)不帶準(zhǔn)直鏡快軸發(fā)散角為40°，慢軸發(fā)散角為10°。帶準(zhǔn)直鏡快軸發(fā)散角為-0.1°，慢軸發(fā)散角為0.5°。根據(jù)快軸準(zhǔn)直和慢軸準(zhǔn)直后的BPP(光束參數(shù)積)來布置疊加快軸方向激光管的數(shù)量，以達(dá)到最佳的光纖耦合輸出。

五、半導(dǎo)體激光器的應(yīng)用

半導(dǎo)體激光器在各個(gè)領(lǐng)域都有廣泛的應(yīng)用。例如，在通信領(lǐng)域，它可以用于光纖通信、光交換、光調(diào)制和解調(diào)等方面，提高通信速度和容量;在工業(yè)領(lǐng)域，它可以用于材料加工、印刷、打標(biāo)、檢測(cè)等方面，提高生產(chǎn)效率和質(zhì)量;在醫(yī)療領(lǐng)域，它可以用于手術(shù)、光療、光譜分析等方面，提高醫(yī)療水平和診斷能力;在軍事領(lǐng)域，它可以用于激光武器、雷達(dá)、導(dǎo)航等方面，提高作戰(zhàn)能力和戰(zhàn)斗力。

六、總結(jié)

半導(dǎo)體激光器是一種重要的光學(xué)器件，具有廣泛的應(yīng)用前景。不同類型的半導(dǎo)體激光器有其獨(dú)特的的特點(diǎn)和優(yōu)勢(shì)，根據(jù)具體需求選擇適合的激光器類型是關(guān)鍵。隨著科技的不斷進(jìn)步和發(fā)展，半導(dǎo)體激光器將會(huì)在更多的領(lǐng)域得到應(yīng)用和推廣，為人類的生產(chǎn)和生活帶來更多的便利和貢獻(xiàn)。