半导体激光器有哪些缺点?

半导体激光器有哪些缺点?,第1张

半导体激光最大的缺点是:激光性能受温度影响大,比如砷化镓激光,当温度从绝对温度77°K变到室温时,激光波长从0.84变到0.91微米。另外,效率虽高,但因体积小,总功率并不高,室温下连续输出不过几十毫瓦,脉冲输出只有几瓦到几十瓦。光束的发散角,一般在几度到20度之间,所以在方向性、单色性和相干性等方面较差。

半导体激光器(LaserDiodLD及其阵列(LaserDiodArraiLDA 由于具有体积小、重量轻、发光效率高和易调制、容易集成等优点被认为是最有前景的激光器。

大功率半导体激光器要求激光器非单发光区结构而是由这些单发光区遵照某一规则排列成线阵(BA RCHIPS或面阵(STA CKEDARRA Y.

半导体激光器的特殊结构使得它发散角较大,而且存在着像散,给使用带来了很多不便,制约半导体激光器应用。除了极少数的应用,如DPL正面外,大多数应用,如半导体激光器泵浦的全固态激光器(DPSSL端面、光纤激光器以及要求较高的正面泵浦激光器都要求对LDA 光束进行整形,形成小芯径、小数值孔径、高亮度的光纤耦合激光输出。较早的方法是将一根光纤和LDA 每一个发光区一一对应,形成一捆光纤束。这种方法在大功率时须采用一大捆光纤束而光亮度并不大,也难于对该光束进行进一步的整形来提高光亮度,因此该方法已趋于淘汰。

固态物质中,允许大量电子自由自在地在它里面流动的叫导体;只允许极少数电子通过的叫绝缘体;导电性低于导体又高于绝缘体的叫半导体。激光工作物质采用半导体的激光器叫半导体激光器。尽管半导体本身也是一种固体,而且发光机理就本质上讲与固体激光器没有多大差别。但由于半导体物质结构不同,产生激光的受激辐射跃迁的高能级和低能级分别是“导带”和“价带”,辐射是电子与“空穴”复合的结果,具有其特殊性,所以没有将它列入固体激光器。

半导体激光工作物质有几十种,较为成熟的是砷化镓(GaAs)、掺铝砷化镓等。激励方式有光泵浦、电子轰击、电注入式等。

半导体激光器体积小、重量轻、寿命长、结构简单,因此,特别适于在飞机、军舰、车辆和宇宙飞船上使用。有些半导体激光器可以通过外加的电场、磁场、温度、压力等改变激光的波长,即所谓的调谐,可以很方便地对输出光束进行调制;半导体激光器的波长范围为0.32~34微米,较宽广。它能将电能直接转换为激光能,效率已达10%以上。所有这些都使它受到重视,所以发展迅速,目前已广泛应用于激光通信、测距、雷达、模拟、警戒、引燃引爆和自动控制等方面。

半导体激光器最大的缺点是:激光性能受温度影响大,比如砷化镓激光,当温度从绝对温度77°K变到室温时,激光波长从0.84变到0.91微米。另外,效率虽高,但因体积小,总功率并不高,室温下连续输出不过几十毫瓦,脉冲输出只有几瓦到几十瓦。光束的发散角,一般在几度到20度之间,所以在方向性、单色性和相干性等方面较差。


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