目前在半導(dǎo)體激光器件中,性能較好、應(yīng)用較廣的是:具有雙異質(zhì)結(jié)構(gòu)的電注入式GaAs二極管半導(dǎo)體激光器。
半導(dǎo)體光電器件的工作波長與半導(dǎo)體材料的種類有關(guān)。半導(dǎo)體材料中存在著導(dǎo)帶和價帶,導(dǎo)帶上面可以讓電子自由運動,而價帶下面可以讓空穴自由運動,導(dǎo)帶和價帶之間隔著一條禁帶,當電子吸收了光的能量從價帶跳躍到導(dǎo)帶中去時就把光的能量變成了電,而帶有電能的電子從導(dǎo)帶跳回價帶,又可以把電的能量變成光,這時材料禁帶的寬度就決定了光電器件的工作波長。
小功率半導(dǎo)體激光器(信息型激光器),主要用于信息技術(shù)領(lǐng)域,例如用于光纖通信及光交換系統(tǒng)的分布反饋和動態(tài)單模激光器(DFB-LD)、窄線寬可調(diào)諧激光器、用于光盤等信息處理領(lǐng)域的可見光波長激光器(405nm、532nm、635nm、650nm、670nm)。這些器件的特征是:單頻窄線寬、高速率、可調(diào)諧、短波長、光電單片集成化等。
大功率半導(dǎo)體激光器(功率型激光器),主要用于泵浦源、激光加工系統(tǒng)、印刷行業(yè)、生物醫(yī)療等領(lǐng)域。
半導(dǎo)體激光器主要參數(shù):
波長nm:激光器工作波長,例如405nm、532nm、635nm、650nm、670nm、690nm、780nm、810nm、860nm、980nm。
閾值電流Ith:激光二極管開始產(chǎn)生激光振蕩的電流,對小功率激光器而言其值約在數(shù)十毫安。
工作電流Iop:激光二極管達到額定輸出功率時的驅(qū)動電流,此值對于設(shè)計調(diào)試激光驅(qū)動電路較重要。
垂直發(fā)散角θ⊥:激光二極管的發(fā)光帶在與PN結(jié)垂直方向張開的角度,一般在15?~40?左右。
水平發(fā)散角θ∥:激光二極管的發(fā)光帶在與PN結(jié)平行方向張開的角度,一般在6?~ 10?左右。
監(jiān)控電流Im :激光二極管在額定輸出功率時在PIN管上流過的電流。
半導(dǎo)體激光器主要向兩個方向發(fā)展:一類是以傳遞信息為主的信息型激光器;另一類是以提高光功率為主的功率型激光器。在泵浦固體激光器等應(yīng)用的推動下,高功率半導(dǎo)體激光器取得了突破性進展,其標志是半導(dǎo)體激光器的輸出功率顯著增加,國外千瓦級的高功率半導(dǎo)體激光器已經(jīng)商品化,國內(nèi)樣品器件輸出已達到600W。未來,半導(dǎo)體激光器的發(fā)展趨勢主要在高速寬激光器、大功率激光器、短波長激光器、中紅外激光器等方面。
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