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半導體激光器的工作原理
時間：2022-06-16 13:50 閱讀：2481 次
隨著半導體技術的不斷深入發(fā)展，市場需求不斷轉向。半導體激光器應用領域也不斷發(fā)生變化。從最初的小功率設備，發(fā)展到目前的大功率設備，半導體激光器也從一些輕型加工領域向重型加工領域轉移。下面介紹半導體激光器的工作原理。
1.增益條件：建立起激射媒質(有源區(qū))內載流子的反轉分布，在半導體中代表電子能量的是由一系列接近于連續(xù)的能級所組成的能帶，因此在半導體中要實現粒子數反轉，必須在兩個能帶區(qū)域之間，處在高能態(tài)導帶底的電子數比處在低能態(tài)價帶頂的空穴數大很多，這靠給同質結或異質結加正向偏壓，向有源層內注人必要的載流子來實現。將電子從能量較低的價帶激發(fā)到能量較高的導帶中去。當處于粒子數反轉狀態(tài)的大量電子與空穴復合時，便產生受激發(fā)射作用。
2.要實際獲得相干受激輻射，必須使受激輻射在光學諧振腔內得到多次反饋而形成激光振蕩，激光器的諧振腔是由半導體晶體的自然解理面作為反射鏡形成的，通常在不出光的那一端鍍上高反多層介質膜，而出光面鍍上減反膜。對F—p腔(法布里一珀羅腔)半導體激光器可以很方便地利用晶體的與P—n結平面相垂直的自然解理面一[110]面構成F—P腔。
3.為了形成穩(wěn)定振蕩，激光媒質必須能提供足夠大的增益，以彌補諧振腔引起的光損耗及從腔面的激光輸出等引起的損耗，不斷增加腔內的光場。這就必須要有足夠強的電流注入，即有足夠的粒子數反轉，粒子數反轉程度越高，得到的增益就越大，即要求必須滿足一定的電流閥值條件。當激光器達到閥值時，具有特定波長的光就能在腔內諧振并被放大，最后形成激光而連續(xù)地輸出。
以上就是半導體激光器的工作原理，可見在半導體激光器中，電子和空穴的偶極子躍遷是基本的光發(fā)射和光放大過程。對于新型半導體激光器而言，人們目前公認量子阱是半導體激光器發(fā)展的根本動力。
1.增益條件：建立起激射媒質(有源區(qū))內載流子的反轉分布，在半導體中代表電子能量的是由一系列接近于連續(xù)的能級所組成的能帶，因此在半導體中要實現粒子數反轉，必須在兩個能帶區(qū)域之間，處在高能態(tài)導帶底的電子數比處在低能態(tài)價帶頂的空穴數大很多，這靠給同質結或異質結加正向偏壓，向有源層內注人必要的載流子來實現。將電子從能量較低的價帶激發(fā)到能量較高的導帶中去。當處于粒子數反轉狀態(tài)的大量電子與空穴復合時，便產生受激發(fā)射作用。
2.要實際獲得相干受激輻射，必須使受激輻射在光學諧振腔內得到多次反饋而形成激光振蕩，激光器的諧振腔是由半導體晶體的自然解理面作為反射鏡形成的，通常在不出光的那一端鍍上高反多層介質膜，而出光面鍍上減反膜。對F—p腔(法布里一珀羅腔)半導體激光器可以很方便地利用晶體的與P—n結平面相垂直的自然解理面一[110]面構成F—P腔。
3.為了形成穩(wěn)定振蕩，激光媒質必須能提供足夠大的增益，以彌補諧振腔引起的光損耗及從腔面的激光輸出等引起的損耗，不斷增加腔內的光場。這就必須要有足夠強的電流注入，即有足夠的粒子數反轉，粒子數反轉程度越高，得到的增益就越大，即要求必須滿足一定的電流閥值條件。當激光器達到閥值時，具有特定波長的光就能在腔內諧振并被放大，最后形成激光而連續(xù)地輸出。
以上就是半導體激光器的工作原理，可見在半導體激光器中，電子和空穴的偶極子躍遷是基本的光發(fā)射和光放大過程。對于新型半導體激光器而言，人們目前公認量子阱是半導體激光器發(fā)展的根本動力。
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