半導(dǎo)體激光器LD

1、半導(dǎo)體激光器朱守奎 ，馬小品 2014年11月7日school of electronic information engineering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(dǎo)體激光器（ld）：又名激光二極管（laser diode），是以半導(dǎo)體材料作為工作物質(zhì)的激光器，是實(shí)際應(yīng)用中最重要的一類激光器。3.特點(diǎn)：超小型、高效率、壽命長、結(jié)構(gòu)簡單、價(jià)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(yīng)用：在光纖通信、激光

2、唱片、光存儲(chǔ)、全息照相、數(shù)碼顯示，激光打印，激光測(cè)距、醫(yī)療軍事等領(lǐng)域得到廣泛的應(yīng)用。在光信息處理、光計(jì)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(jià)帶中的電子獲得能量躍遷的導(dǎo)帶中，在價(jià)帶中留下一個(gè)空穴，稱為受激吸收。這就必須要有足夠強(qiáng)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(dǎo)帶的電子不穩(wěn)定，向價(jià)帶躍遷與空穴復(fù)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(jī)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(lì)，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(dǎo)

3、體激光器的工作原理光作用下的躍遷和輻射e2 - e1 = hve1e2(a) 受激躍遷hve1e2(b) 自發(fā)輻射：非相干光hve1e2(c) 受激輻射：相干光hvhvhv3.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 三、三、半導(dǎo)體激光器的半導(dǎo)體激光器的一般構(gòu)成一般構(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(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)。ld的結(jié)構(gòu)：四、幾種典型的ld 1.同質(zhì)結(jié)半導(dǎo)體激光器同質(zhì)結(jié)ld2.單異質(zhì)結(jié)ldp-gaas層內(nèi)的電子濃度增大，輻射復(fù)合的幾率也增加，光波導(dǎo)效應(yīng)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)置布拉格光柵fbg：