半導(dǎo)體激光器和氦氖激光器的比較

1、半導(dǎo)體激光器和氦氖激光器的比較總體來講，紅光半導(dǎo)體激光器與氦氖激光器相比各有其優(yōu)勢和劣勢。本文對氦氖激光器與半導(dǎo)體激光的優(yōu)缺點(diǎn)進(jìn)行一些簡述，希望對不同應(yīng)用的客戶在選擇激光器時產(chǎn)生些許幫助。激光功率穩(wěn)定性對比半導(dǎo)體激光器模塊的核心部件為半導(dǎo)體激光管，即LD（LaserDiode）,絕大多數(shù)半導(dǎo)體激光器模塊生產(chǎn)廠家均是購買來LD然后進(jìn)行裝配的。半導(dǎo)體激光管（LD）的激光輸出功率會隨其殼體的溫度變化而有較大變化。下圖為一個典型的半導(dǎo)體激光管的功率電流曲線，從圖中可以看到對于同一電流輸入的情況，不同的殼體溫度會導(dǎo)致激光管輸出的功率產(chǎn)生變化。(ME)urLUMod-Lnd-Lno半導(dǎo)體激光器模塊從散熱方

2、式上可以簡單的分為兩種：帶溫控（TEC）的半導(dǎo)體激光器與不帶溫控的半導(dǎo)體激光器。對于指示或?qū)?zhǔn)等應(yīng)用，即對激光功率穩(wěn)定性及激光噪聲要求不高的應(yīng)用不帶溫控的半導(dǎo)體激光器模塊因其低廉的價格而被大量使用。而對于需要較高激光功率，或?qū)す夤β史€(wěn)定性及激光噪聲要求較高的應(yīng)用，一般均采用帶溫控的半導(dǎo)體激光器。另外，溫控對于延長半導(dǎo)體激光器的壽命有很大的幫助。氦氖激光器是一種氣體激光器，其結(jié)構(gòu)如下圖，cathode匚onnertionthroughhousingforsafetyandsimplrcrtybuilt-inshuttertopreventinadvertentexposurestarttape

3、forbetterionizationstable,shockresistantpottingcompoundmetallicspiderfoborecentrationandrotationalstabilitygettergasreservoirprecisionmirroradjustmentoptionalBrewsterwindowforlinearpolarizationT+pTZZZZZhigh-reflectfngmErrorp/h、r；jjjIjglass-to-metalsealsforlong1訐eprecisioncollimatingoutputmirrorpreds

4、ionborestrongcylindricalaSuminurnouterhousingcurrent-regulatedpowersupplyoutputbeamcoaxialwrthcyfEndricalhousingshortanodeleadandpottedballastforlowanodecapacitance在一定工藝的保證下，高質(zhì)量的氦氖激光器具有良好的輸出功率穩(wěn)定性和極低的激光噪聲水平，并且激光參數(shù)受環(huán)境溫度影響非常小。以MellesGriot公司25-LHP系列氦氖激光器為例，其8小時功率穩(wěn)定性小于+/-2%；在30Hzto10MHz范圍內(nèi)激光噪聲(RMS值)小于0.5

5、%；激光器工作溫度可從一20C到+40C。激光輸出波長半導(dǎo)體激光器的中心波長的一致性比較差，不同批次的半導(dǎo)體激光管的中心波長一般來說都會略有差別。所以在標(biāo)明半導(dǎo)體激光器的波長時，正規(guī)的標(biāo)法應(yīng)該是給出一個波范圍。例如MellesGriot公司56RCS004/HS(28mW)的波長范圍為636-641nm；56RCS009/HS(45mW)波長范圍為640-645nm；56RCS008/HS(75mW)波長范圍為655-665nmo并且半導(dǎo)體激光管(LD)輸出波長會隨其殼體溫度的改變而變化，在殼體溫度變化20度的情況下，其輸出波長有常常會變化幾個納米。790(E匚)h1onijjlij/w/v7

6、867847827807787767747720102030405060TEMPERATURE(X)Dependenceofwavelengthontemperature氦氖激光器的輸出波長為準(zhǔn)確的632.8nm，并且不會隨功率、批次及工作溫度的變化而發(fā)生改變。光束質(zhì)量（發(fā)散角，光斑）。半導(dǎo)體激光管（LD）的發(fā)出的激光束的發(fā)散角非常大，且兩個方向的發(fā)散角不同（如下圖），所以絕大多數(shù)半導(dǎo)體激光模塊都要對半導(dǎo)體激光管發(fā)出的激光進(jìn)行光束整形。半導(dǎo)體激光器模塊的最終光束整形的效果要視各家公司的光學(xué)設(shè)計能力有很大的不同。只經(jīng)過簡單整形的半導(dǎo)體激光器模塊，由于兩個方向發(fā)散角的差別激光光斑一般會成橢圓形，且

7、在不同的工作距離上光斑形狀也會不同。具體請見下圖。1.411tiltJflH(Sfil-EBJL站切皿畠IE#0*W.7JdIaiF心汕也I”如|臥匚|鬲皿議亦亠!viijlEFluteRrtyO“11it巧nDdiiv4$1Z9啞1*H4F241J占髯VA茁Ml13TTS13MIE諭雷IBSJ36WkM2W(WtAstn?i3EM53?l9Das?芙i%uhQiiIM?5HI1狗w$?1W0193】4晞H諷鴨嗣紳耽沖13255SQ%V*#hiArt1Sr(WiWSI24H昭呂1.2?19781IMO90%)泄而氦氖激光器在光束質(zhì)量方面則是各種激光器中的最好的。以MellesGriot氦氖激光

8、器為例，其光束質(zhì)量因子M2般均小于1.05，非常接近完美的高斯分布。IIVDioRarameitr1IWFTTr?71lIfi?7inflStfft泊.抽SMdhWfl回JW?瑋祐曲謝曲謝口MF嗣跑me呦劄乳呂$18?19尙弓刖SiSJt呻卸PMhtonrfm5IK.45-157丸問E5H93謁農(nóng)E7WMH&5用“klOPdF也飢嚴(yán)1Zfiueht.CLI.dll：ST-IC-iTi-li-i-41rM!|-t五矗云n鬲前面IT；調(diào)制性能及功率控制半導(dǎo)體激光器可以進(jìn)行高速的數(shù)字及模擬調(diào)制。以MellesGriot公司56RCS系列半導(dǎo)體激光模塊為例，其數(shù)字調(diào)制（TTL調(diào)制）可達(dá)350MHz,上升沿下降延時間均小于1個納秒，過沖小于10%。模擬調(diào)制也可達(dá)5MHz。而且半導(dǎo)體激光的輸出功率可以通過對輸入電流的控制或模擬調(diào)制信號方便地進(jìn)行控制。Mdles(Hi加公u?6RSm4/HS半導(dǎo)休激光模塊HIGHPEDANALOGHDOMODSTATU!INOJCMioiuhnq.TintINTmPHOTOBNCUHQUKLIMIT而氦氖激光器一般無法提供調(diào)制功能功率也無法進(jìn)行調(diào)節(jié)。綜上所述，半導(dǎo)體激光器與氦氖激光器各有其優(yōu)勢，總結(jié)如下:半導(dǎo)體激光器對比于氦氖激光器的主