半導(dǎo)體激光器應(yīng)用課件

半導(dǎo)體激光器的分類及應(yīng)用光電14王曉東半導(dǎo)體激光器的分類及應(yīng)用光電141什么是半導(dǎo)體激光器？半導(dǎo)體激光器又稱激光二極管，半導(dǎo)體激光器是以一定的半導(dǎo)體材料做工作物質(zhì)而產(chǎn)生受激發(fā)射作用的器件這里的半導(dǎo)體材料常見的有砷化鎵（GaAs）、硫化鎘（CdS）、磷化銦(InP)、硫化鋅(ZnS)什么是半導(dǎo)體激光器？半導(dǎo)體激光器又稱激光二極管，半導(dǎo)體激光器2激光的產(chǎn)生：

當(dāng)在半導(dǎo)體中實(shí)現(xiàn)粒子數(shù)反轉(zhuǎn)，使得受激輻射大于受激吸收，使得光增益大于光損耗，就可產(chǎn)生激光。半導(dǎo)體中激光產(chǎn)生的條件：粒子數(shù)反轉(zhuǎn)：產(chǎn)生大量的受激輻射光學(xué)諧振腔：實(shí)現(xiàn)光放大

達(dá)到閾值電流密度：使得增益大于損耗激光的產(chǎn)生：

當(dāng)在半導(dǎo)體中實(shí)現(xiàn)粒子數(shù)反轉(zhuǎn)，使得受激輻射大于受3半導(dǎo)體激光器的一般構(gòu)成

構(gòu)成部分：1.有源區(qū)

有源區(qū)是實(shí)現(xiàn)粒子數(shù)反轉(zhuǎn)分布、有光增益的區(qū)域。2.光反饋裝置

在光學(xué)諧振腔內(nèi)提供必要的正反饋以促進(jìn)激光振蕩。3.頻率選擇元件用來(lái)選擇由光反饋裝置決定的所有縱模中的一個(gè)模式。4.光波導(dǎo)

用于對(duì)所產(chǎn)生的光波在器件內(nèi)部進(jìn)行引導(dǎo)半導(dǎo)體激光器的一般構(gòu)成

構(gòu)成部分：4與其它激光器不同的是，半導(dǎo)體激光器具有層狀結(jié)構(gòu),其作用相當(dāng)于固體激光器的聚光腔，半導(dǎo)體激光器的諧振腔不是由外加反射鏡構(gòu)成，而是利用半導(dǎo)體本身的晶體解理面形成內(nèi)反射腔，這使得半導(dǎo)體激光器結(jié)構(gòu)很緊湊，避免了外加諧振腔可能產(chǎn)生的機(jī)械不穩(wěn)定性，半導(dǎo)體激光器的電源簡(jiǎn)單，電流電壓都很小，工作使用很方便、安全，優(yōu)點(diǎn)。與其它激光器不同的是，半導(dǎo)體激光器具有層狀結(jié)構(gòu),其作用相當(dāng)于5半導(dǎo)體激光器是如何分類的？按波長(zhǎng)分：可見光激光器、紅外長(zhǎng)波激光器、遠(yuǎn)紅外長(zhǎng)波激光器。按材料分：Ⅲ-Ⅴ族材料激光器、Ⅲ-Ⅵ族材料激光器、硅基材料激光器。

按結(jié)構(gòu)分：同質(zhì)結(jié)激光器、異質(zhì)結(jié)激光器、大光腔激光器、分離限制SCH激光器、F-P激光器。半導(dǎo)體激光器是如何分類的？按波長(zhǎng)分：可見光激光器、紅外長(zhǎng)波激6什么是可見光激光器？半導(dǎo)體激光器有多種分類方式，其中按波長(zhǎng)分有中遠(yuǎn)紅外激光器、近紅外激光器、可見光激光器等多種類別。而可見光半導(dǎo)體激光器便是其中一個(gè)重要的類別。它指的是輸出光波長(zhǎng)在可見光范圍內(nèi)（400~700nm）的一類半導(dǎo)體激光器。什么是可見光激光器？半導(dǎo)體激光器有多種分類方式，其中按波長(zhǎng)分7可見光激光器的用途

可見光激光器的激光顏色最常見的有紅色藍(lán)色和綠色。其中藍(lán)、綠光激光在海水中傳播時(shí)，損耗低，在水下100m傳播時(shí)的損耗要比其他波長(zhǎng)的光低約20db；藍(lán)、綠光在水中的穿透能力達(dá)600m，因此，利用它可實(shí)現(xiàn)海中潛艇之間的通信，以及深水探測(cè)。

藍(lán)紫色半導(dǎo)體激光器是指振蕩波長(zhǎng)為410nm左右的半導(dǎo)體激光器。除了用作藍(lán)光光盤等的光源外，還有望用于照明光源和顯示器光源等。日亞化學(xué)工業(yè)、索尼、三洋電機(jī)以及夏普等已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了產(chǎn)品化。

2007年4月30日，由中國(guó)科學(xué)院半導(dǎo)體研究所研發(fā)的氮化鎵藍(lán)光半導(dǎo)體激光器研究取得重大突破，首次實(shí)現(xiàn)室溫連續(xù)激射的氮化鎵半導(dǎo)體藍(lán)光激光器。這是繼2004年11月16日由半導(dǎo)體所首次在中國(guó)大陸實(shí)現(xiàn)氮化鎵激光器脈沖激射后的又一個(gè)重大突破，標(biāo)志著我國(guó)氮化鎵（GaS）基藍(lán)光半導(dǎo)體激光器研究向產(chǎn)品化、產(chǎn)業(yè)化邁出了極為關(guān)鍵和堅(jiān)實(shí)的一步

而紅光激光在教學(xué)上得到了更多的運(yùn)用

可見光激光器的用途可見光激光器的激光顏色最常見的有紅色8激光筆里邊就是一個(gè)半導(dǎo)體激光器,屬于LED的一種.前邊一般會(huì)加一個(gè)光學(xué)鏡頭用來(lái)聚焦.激光筆發(fā)出的激光屬于固體激光,而激光筆里面的固體激光器也就是一個(gè)激光二極管.目前的激光筆大多數(shù)是紅色,可以指示的長(zhǎng)度比較遠(yuǎn).激光筆里邊就是一個(gè)半導(dǎo)體激光器,屬于LED的一種.前邊一般會(huì)9激光炫目器激光眩目器采用人眼最為敏感的532nm綠激光，不僅在低亮環(huán)境下照亮數(shù)英里之外的物體，還能實(shí)現(xiàn)警示遠(yuǎn)距離之內(nèi)的潛在目標(biāo)和控制大片人群的目的。照射眼睛時(shí)能使眼睛短暫性失明和感到眩暈，從而快速制敵而不傷害人身生命。強(qiáng)烈耀眼地綠光光束能干擾敵方的的視覺傳感器，使對(duì)方瞬間地攻擊或反抗歸于無(wú)效。激光炫目器激光眩目器采用人眼最為敏感的532nm綠激光，不僅10綠光在光譜中間，也使綠光光波的光流、光壓都處于中間，中間使它們乘積產(chǎn)生的綠光功率最大。一個(gè)是最適應(yīng)，一個(gè)功率最大，所以人眼對(duì)綠光最敏感。綠光在光譜中間，也使綠光光波的光流、光壓都處于中間，中間使它11半導(dǎo)體激光器應(yīng)用課件12半導(dǎo)體激光器應(yīng)用課件13什么是同質(zhì)結(jié)激光器？同質(zhì)結(jié)激光器是能帶圖不像雙異質(zhì)結(jié)的那樣在“結(jié)”處有褶皺，而是平坦的，載流子不會(huì)在“結(jié)”處擁堵，密度遠(yuǎn)小于雙異質(zhì)結(jié)在“結(jié)”處的載流子密度的儀器什么是同質(zhì)結(jié)激光器？同質(zhì)結(jié)激光器是能帶圖不像雙異質(zhì)結(jié)的那樣在14什么是質(zhì)結(jié)？同質(zhì)結(jié)：其pn結(jié)由同一種半導(dǎo)體材料構(gòu)成

異質(zhì)結(jié)：其pn結(jié)采用不同半導(dǎo)體材料構(gòu)成

雙異質(zhì)結(jié)：在寬帶隙的p型和N型半導(dǎo)體材料之間插入一薄層窄帶隙的材料區(qū)別：同質(zhì)結(jié)LED：有源區(qū)對(duì)載流子和光子的限制作用很弱；

異質(zhì)結(jié)LED:(1)帶隙差形成的勢(shì)壘將電子和空穴限制在有源區(qū)復(fù)合發(fā)光（2）折射率光場(chǎng)有效地限制在有源區(qū)什么是質(zhì)結(jié)？同質(zhì)結(jié)：其pn結(jié)由同一種半導(dǎo)體材料構(gòu)成

異質(zhì)結(jié)：15.同質(zhì)結(jié)半導(dǎo)體激光器.同質(zhì)結(jié)半導(dǎo)體激光器161978年,半導(dǎo)體激光器開始應(yīng)用于光纖通信系統(tǒng),半導(dǎo)體激光器可以作為光纖通信的光源和指示器以及通過大規(guī)模集成電路平面工藝組成光電子系統(tǒng)。由于半導(dǎo)體激光器有著超小型,高效率和高速工作的優(yōu)異特點(diǎn),所以這類器件的發(fā)展,一開始就和光通信技術(shù)緊密結(jié)合在一起,它在光通信,光變換,光互連,并行光波系統(tǒng),光信息處理和光存貯,光計(jì)算機(jī)外部設(shè)備的光耦合等方面有重要用途。半導(dǎo)體激光器再加上低損耗光纖,對(duì)光纖通信產(chǎn)生了重大影響,并加速了它的發(fā)展1978年,半導(dǎo)體激光器開始應(yīng)用于光纖通信系統(tǒng),半導(dǎo)體激光器17謝謝謝謝18半導(dǎo)體激光器的分類及應(yīng)用光電14王曉東半導(dǎo)體激光器的分類及應(yīng)用光電1419什么是半導(dǎo)體激光器？半導(dǎo)體激光器又稱激光二極管，半導(dǎo)體激光器是以一定的半導(dǎo)體材料做工作物質(zhì)而產(chǎn)生受激發(fā)射作用的器件這里的半導(dǎo)體材料常見的有砷化鎵（GaAs）、硫化鎘（CdS）、磷化銦(InP)、硫化鋅(ZnS)什么是半導(dǎo)體激光器？半導(dǎo)體激光器又稱激光二極管，半導(dǎo)體激光器20激光的產(chǎn)生：

當(dāng)在半導(dǎo)體中實(shí)現(xiàn)粒子數(shù)反轉(zhuǎn)，使得受激輻射大于受激吸收，使得光增益大于光損耗，就可產(chǎn)生激光。半導(dǎo)體中激光產(chǎn)生的條件：粒子數(shù)反轉(zhuǎn)：產(chǎn)生大量的受激輻射光學(xué)諧振腔：實(shí)現(xiàn)光放大

達(dá)到閾值電流密度：使得增益大于損耗激光的產(chǎn)生：

當(dāng)在半導(dǎo)體中實(shí)現(xiàn)粒子數(shù)反轉(zhuǎn)，使得受激輻射大于受21半導(dǎo)體激光器的一般構(gòu)成

構(gòu)成部分：1.有源區(qū)

有源區(qū)是實(shí)現(xiàn)粒子數(shù)反轉(zhuǎn)分布、有光增益的區(qū)域。2.光反饋裝置

在光學(xué)諧振腔內(nèi)提供必要的正反饋以促進(jìn)激光振蕩。3.頻率選擇元件用來(lái)選擇由光反饋裝置決定的所有縱模中的一個(gè)模式。4.光波導(dǎo)

用于對(duì)所產(chǎn)生的光波在器件內(nèi)部進(jìn)行引導(dǎo)半導(dǎo)體激光器的一般構(gòu)成

構(gòu)成部分：22與其它激光器不同的是，半導(dǎo)體激光器具有層狀結(jié)構(gòu),其作用相當(dāng)于固體激光器的聚光腔，半導(dǎo)體激光器的諧振腔不是由外加反射鏡構(gòu)成，而是利用半導(dǎo)體本身的晶體解理面形成內(nèi)反射腔，這使得半導(dǎo)體激光器結(jié)構(gòu)很緊湊，避免了外加諧振腔可能產(chǎn)生的機(jī)械不穩(wěn)定性，半導(dǎo)體激光器的電源簡(jiǎn)單，電流電壓都很小，工作使用很方便、安全，優(yōu)點(diǎn)。與其它激光器不同的是，半導(dǎo)體激光器具有層狀結(jié)構(gòu),其作用相當(dāng)于23半導(dǎo)體激光器是如何分類的？按波長(zhǎng)分：可見光激光器、紅外長(zhǎng)波激光器、遠(yuǎn)紅外長(zhǎng)波激光器。按材料分：Ⅲ-Ⅴ族材料激光器、Ⅲ-Ⅵ族材料激光器、硅基材料激光器。

按結(jié)構(gòu)分：同質(zhì)結(jié)激光器、異質(zhì)結(jié)激光器、大光腔激光器、分離限制SCH激光器、F-P激光器。半導(dǎo)體激光器是如何分類的？按波長(zhǎng)分：可見光激光器、紅外長(zhǎng)波激24什么是可見光激光器？半導(dǎo)體激光器有多種分類方式，其中按波長(zhǎng)分有中遠(yuǎn)紅外激光器、近紅外激光器、可見光激光器等多種類別。而可見光半導(dǎo)體激光器便是其中一個(gè)重要的類別。它指的是輸出光波長(zhǎng)在可見光范圍內(nèi)（400~700nm）的一類半導(dǎo)體激光器。什么是可見光激光器？半導(dǎo)體激光器有多種分類方式，其中按波長(zhǎng)分25可見光激光器的用途

可見光激光器的激光顏色最常見的有紅色藍(lán)色和綠色。其中藍(lán)、綠光激光在海水中傳播時(shí)，損耗低，在水下100m傳播時(shí)的損耗要比其他波長(zhǎng)的光低約20db；藍(lán)、綠光在水中的穿透能力達(dá)600m，因此，利用它可實(shí)現(xiàn)海中潛艇之間的通信，以及深水探測(cè)。

藍(lán)紫色半導(dǎo)體激光器是指振蕩波長(zhǎng)為410nm左右的半導(dǎo)體激光器。除了用作藍(lán)光光盤等的光源外，還有望用于照明光源和顯示器光源等。日亞化學(xué)工業(yè)、索尼、三洋電機(jī)以及夏普等已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了產(chǎn)品化。

2007年4月30日，由中國(guó)科學(xué)院半導(dǎo)體研究所研發(fā)的氮化鎵藍(lán)光半導(dǎo)體激光器研究取得重大突破，首次實(shí)現(xiàn)室溫連續(xù)激射的氮化鎵半導(dǎo)體藍(lán)光激光器。這是繼2004年11月16日由半導(dǎo)體所首次在中國(guó)大陸實(shí)現(xiàn)氮化鎵激光器脈沖激射后的又一個(gè)重大突破，標(biāo)志著我國(guó)氮化鎵（GaS）基藍(lán)光半導(dǎo)體激光器研究向產(chǎn)品化、產(chǎn)業(yè)化邁出了極為關(guān)鍵和堅(jiān)實(shí)的一步

而紅光激光在教學(xué)上得到了更多的運(yùn)用

可見光激光器的用途可見光激光器的激光顏色最常見的有紅色26激光筆里邊就是一個(gè)半導(dǎo)體激光器,屬于LED的一種.前邊一般會(huì)加一個(gè)光學(xué)鏡頭用來(lái)聚焦.激光筆發(fā)出的激光屬于固體激光,而激光筆里面的固體激光器也就是一個(gè)激光二極管.目前的激光筆大多數(shù)是紅色,可以指示的長(zhǎng)度比較遠(yuǎn).激光筆里邊就是一個(gè)半導(dǎo)體激光器,屬于LED的一種.前邊一般會(huì)27激光炫目器激光眩目器采用人眼最為敏感的532nm綠激光，不僅在低亮環(huán)境下照亮數(shù)英里之外的物體，還能實(shí)現(xiàn)警示遠(yuǎn)距離之內(nèi)的潛在目標(biāo)和控制大片人群的目的。照射眼睛時(shí)能使眼睛短暫性失明和感到眩暈，從而快速制敵而不傷害人身生命。強(qiáng)烈耀眼地綠光光束能干擾敵方的的視覺傳感器，使對(duì)方瞬間地攻擊或反抗歸于無(wú)效。激光炫目器激光眩目器采用人眼最為敏感的532nm綠激光，不僅28綠光在光譜中間，也使綠光光波的光流、光壓都處于中間，中間使它們乘積產(chǎn)生的綠光功率最大。一個(gè)是最適應(yīng)，一個(gè)功率最大，所以人眼對(duì)綠光最敏感。綠光在光譜中間，也使綠光光波的光流、光壓都處于中間，中間使它29半導(dǎo)體激光器應(yīng)用課件30半導(dǎo)體激光器應(yīng)用課件31什么是同質(zhì)結(jié)激光器？同質(zhì)結(jié)激光器是能帶圖不像雙異質(zhì)結(jié)的那樣在“結(jié)”處有褶皺，而是平坦的，載流子不會(huì)在“結(jié)”處擁堵，密度遠(yuǎn)小于雙異質(zhì)結(jié)在“結(jié)”處的載流子密度的儀器什么是同質(zhì)結(jié)激光器？同質(zhì)結(jié)激光器是能帶圖不像雙異質(zhì)結(jié)的那樣在32什么是質(zhì)結(jié)？同質(zhì)結(jié)：其pn結(jié)由同一種半導(dǎo)體材料構(gòu)成

異質(zhì)結(jié)：其pn結(jié)采用不同半導(dǎo)體材料構(gòu)成

雙異質(zhì)結(jié)：在寬帶隙的p型和N型半導(dǎo)體材料之間插入一薄層窄帶隙的材料區(qū)別：同質(zhì)結(jié)LED：有源區(qū)對(duì)載流子和光子的限制作用很弱；

異質(zhì)結(jié)LED:(1)帶隙差形成的勢(shì)壘將電子和空穴限制在有源區(qū)復(fù)合發(fā)光（2）折射率光場(chǎng)有效地限制在有源區(qū)什么是質(zhì)結(jié)？同質(zhì)結(jié)：其pn結(jié)由同一種半導(dǎo)體材料構(gòu)成

異質(zhì)結(jié)：33.同質(zhì)結(jié)半導(dǎo)體激光器.同質(zhì)結(jié)半導(dǎo)體激光器34