半導體激光器LD

1、半導體激光器朱守奎 ，馬小品 2014年11月7日,一、簡單介紹,1. 激光：英文LASER是Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation (受激輻射放大光)的縮寫。 2.半導體激光器（LD）：又名激光二極管（Laser Diode），是以半導體材料作為工作物質(zhì)的激光器，是實際應用中最重要的一類激光器。 3.特點：超小型、高效率、壽命長、結(jié)構(gòu)簡單、價格便宜；采用注入電流的方式泵浦；工作電壓電流與集成電路兼容，可與之單片集成。 4.應用：在光纖通信、激光唱片、光存儲、全息照相、數(shù)碼顯示，激光打印，激光測距、醫(yī)療軍事等領(lǐng)域得到廣泛的

2、應用。在光信息處理、光計算等新領(lǐng)域也將發(fā)揮重要的作用。,1.受激吸收：在電流或光作用下，價帶中的電子獲得能量躍遷的導帶中，在價帶中留下一個空穴，稱為受激吸收。這就必須要有足夠強的電流注入，即有足夠的粒子數(shù)反轉(zhuǎn)，粒子數(shù)反轉(zhuǎn)程度越高，得到的增益就越大，即要求必須滿足一定的電流閾值條件。 2.自發(fā)輻射與受激輻射：導帶的電子不穩(wěn)定，向價帶躍遷與空穴復合而放出光子光輻射。如果躍遷是自發(fā)的，則光子具有隨機的方向、相位及偏振態(tài)，稱為自發(fā)輻射；如果受到入射光子的激勵，輻射的光子與入射光子有相同的方向、相位及偏振態(tài)，稱為受激輻射。,二、半導體激光器的工作原理,光作用下的躍遷和輻射,E2 - E1 = hv,E1

3、,E2,(a) 受激躍遷,hv,E1,E2,(b) 自發(fā)輻射：非相干光,hv,E1,E2,(c) 受激輻射：相干光,hv,hv,hv,3.激光的產(chǎn)生：當在半導體中實現(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 光學諧振腔：實現(xiàn)光放大 達到閾值電流密度：使得增益大于損耗,三、半導體激光器的一般構(gòu)成 LD的通用結(jié)構(gòu) 構(gòu)成部分： 1.有源區(qū) 有源區(qū)是實現(xiàn)粒子數(shù)反轉(zhuǎn)分布、有光增益的區(qū)域。 2.光反饋裝置 在光學諧振腔內(nèi)提供必要的正反饋以促進激光振蕩。 3.頻率選擇元件 用來選擇由光反饋裝置決定的所有縱模中的一個模式。 4.光波導 用于對所產(chǎn)生的光波在器件內(nèi)部進行引導。,LD的結(jié)構(gòu)：,四、幾種典型的LD,1.同質(zhì)結(jié)半導體激光器,同質(zhì)結(jié)LD,2.單異質(zhì)結(jié)LD,p-GaAs層內(nèi)的電子濃度增大，輻射復合的幾率也增加，光波導效應顯著，閾值電流較同質(zhì)結(jié)低。,3.雙異質(zhì)結(jié)LD,四.分布反饋式LD,分布反饋式 (DFB) 激光器,內(nèi)置