半導(dǎo)體激光器現(xiàn)狀及工作原理

近年來(lái)，中國(guó)激光產(chǎn)業(yè)獲得了飛速的發(fā)展。半導(dǎo)體激光器又稱激光二極管，采用半導(dǎo)體材料作為工作物質(zhì)而受激發(fā)射光子的一類激光器。

半導(dǎo)體激光器應(yīng)用日趨廣泛

早在20世紀(jì)80年代的時(shí)候，半導(dǎo)體激光器還只是應(yīng)用在光存儲(chǔ)和一些小眾應(yīng)用。當(dāng)時(shí)，光存儲(chǔ)是半導(dǎo)體激光器行業(yè)的第一個(gè)大型應(yīng)用。隨著半導(dǎo)體激光器技術(shù)不斷創(chuàng)新，推動(dòng)了注入數(shù)字多功能光盤(pán)(DVD)和藍(lán)光光盤(pán)(BD)等光存儲(chǔ)技術(shù)的發(fā)展。到20世紀(jì)80年代，光網(wǎng)絡(luò)成為了半導(dǎo)體激光器的主戰(zhàn)場(chǎng)。再后來(lái)，半導(dǎo)體激光器又成為通信網(wǎng)絡(luò)的關(guān)鍵加工制造設(shè)備。

由于半導(dǎo)體激光器具有制造簡(jiǎn)單、易量產(chǎn)、成本低、波長(zhǎng)覆蓋范圍廣、體積小、壽命長(zhǎng)、能耗低、電光轉(zhuǎn)換效率高等優(yōu)點(diǎn)，在CD激光唱片機(jī)、光纖通信、光存儲(chǔ)器、激光打印機(jī)等獲得廣泛應(yīng)用，逐漸覆蓋了各個(gè)光電子學(xué)領(lǐng)域的實(shí)用市場(chǎng)。隨著半導(dǎo)體激光器輸出功率逐步提高及輸出特性不斷改善，其在工業(yè)加工領(lǐng)域也逐步開(kāi)始發(fā)揮作用。除了直接參與工業(yè)加工外，半導(dǎo)體激光器更多應(yīng)用于光纖激光器和固體激光器的泵浦源，與工業(yè)激光市場(chǎng)共同發(fā)展，并隨著光纖激光器的爆發(fā)而迎來(lái)新的增長(zhǎng)點(diǎn)。

半導(dǎo)體的工作原理

半導(dǎo)體激光器通過(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：

1、電注入式;

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。

2、電子束激勵(lì)式;

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)。

3、光泵浦激勵(lì)式;

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)。

隨著性能和成本的提高，半導(dǎo)體激光器在各種工藝中越愛(ài)越多地取代了傳統(tǒng)的氣體激光器，成為廣泛應(yīng)用中普遍使用的工具。