何謂激光二極管(半導(dǎo)體激光器)?

激光二極管包括單異質(zhì)結(jié)(SH)、雙異質(zhì)結(jié)(DH)和量子阱(QW)激光二極管。量子阱激光二極管具有閾值電流低，輸出功率高的優(yōu)點(diǎn)，是市場(chǎng)應(yīng)用的主流產(chǎn)品。同激光器相比，激光二極管具有效率高、體積小、壽命長(zhǎng)的優(yōu)點(diǎn)，但其輸出功率小(一般小于2mW)，線性差、單色性不太好，使其在有線電視系統(tǒng)中的應(yīng)用受到很大限制，不能傳輸多頻道，高性能模擬信號(hào)。在雙向光接收機(jī)的回傳模塊中，上行發(fā)射一般都采用量子阱激光二極管作為光源。

在講激光產(chǎn)生機(jī)理之前，先講一下受激輻射。在光輻射中存在三種輻射過程，一是處于高能態(tài)的粒子自發(fā)向低能態(tài)躍遷，稱之為自發(fā)輻射;二是處于高能態(tài)的粒子在外來光的激發(fā)下向低能態(tài)躍遷，稱之為受激輻射;三是處于低能態(tài)的粒子吸收外來光的能量向高能態(tài)躍遷稱之為受激吸收。

激光二極管自發(fā)輻射，即使是兩個(gè)同時(shí)從某一高能態(tài)向低能態(tài)躍遷的粒子，它們發(fā)出光的相位、偏振狀態(tài)、發(fā)射方向也可能不同，但受激輻射就不同，當(dāng)位于高能態(tài)的粒子在外來光子的激發(fā)下向低能態(tài)躍遷，發(fā)出在頻率、相位、偏振狀態(tài)等方面與外來光子完全相同的光。在激光器中，發(fā)生的輻射就是受激輻射，它發(fā)出的激光在頻率、相位、偏振狀態(tài)等方面完全一樣。任何的受激發(fā)光系統(tǒng)，即有受激輻射，也有受激吸收，只有受激輻射占優(yōu)勢(shì)，才能把外來光放大而發(fā)出激光。而一般光源中都是受激吸收占優(yōu)勢(shì)，只有粒子的平衡態(tài)被打破，使高能態(tài)的粒子數(shù)大于低能態(tài)的粒子數(shù)(這樣情況稱為粒子數(shù)反轉(zhuǎn))，才能發(fā)出激光。

何謂激光二極管(半導(dǎo)體激光器)?

激光二極管(Laser Diode) 的LASER是取"Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation(基于受激發(fā)射的光放大)"的首字母組成的縮寫單詞，激光二極管也被稱為半導(dǎo)體激光器，通常簡(jiǎn)稱為L(zhǎng)D。

由于可產(chǎn)生波長(zhǎng)及相位等性質(zhì)完全一樣的光，因此相干性高(coherent)是其最大特點(diǎn)。

利用注入電流產(chǎn)生的光在2片鏡片之間往返放大，直至激光振蕩。簡(jiǎn)單的說，激光二極管也可以說成是一個(gè)通過反射鏡將光放大的發(fā)光LED。

作為元件材料，使用AlGaAs、InGaAlP、InGaN、ZnO等化合物半導(dǎo)體，由于LSI及Tr、Di等使用的Si躍遷概率(電流轉(zhuǎn)變?yōu)楣獾母怕?較差，因此不適用于激光二極管。

激光二極管和LED的區(qū)別

將激光二極管和LED的區(qū)別匯總在了下表中。

由于激光二極管的譜寬是狹窄單一的波長(zhǎng)、相位整齊、指向性高的光，因此具備容易控制能量的特征。

激光二極管的特點(diǎn)和用途

激光二極管的用途示例

激光二極管充分利用直進(jìn)性、微小光斑尺寸 (數(shù)um～)、單色性、高光密度、相干性 (coherent) 這些特點(diǎn)，被用在各種應(yīng)用上面。

最近，運(yùn)動(dòng)傳感器、HDD熱輔助磁性記錄、照明(投影儀、前照燈)上也在使用。

下表中匯總了按激光二極管的功能分類的用途示例。