半导体PN结二极管激光器是人们最早研制成功的一种典型的半导体激光器。在本质上,这种装置类似于一种单向(正)偏压发光二极管,在N区导带的底部集居着电子,而在P区价带的顶部集居着空穴;在正向偏压作用下,电子由N区进入P区,并在PN结(交界)区与空穴相复合而产生发光,发光光子能量约等于导带与价带之能量差;如果对PN结二极管施加的正向注入电流密度超过一定的阈值,使在PN结区由复合发光所决定的增益远大于各种可能的光损耗,就可以形成相干的激光振荡;此时,光学共振腔,可由垂直于结平面的两个平行晶体解理面构成。
半导体PN结二极管激光器的主要优点是体积小、重量轻、成本低、效率高和使用寿命长。目前效果最好和使用最普遍的是双异质结型砷化镓二极管激光器,可在室温条件下以较高重复脉冲率运转或连续运转,输出激光在0.8微米附近的近红外区,并可按一定方式在有限的光谱范围内进行调谐。
半导体二极管激光器在激光通信、信息存储、处理与显示、激光测距、制导、夜视及激光光谱学研究等领域均有重要应用价值。
半导体激光器和固体激光器的区别在于工作物质、价格、激励源不同。
1、工作物质
半导体激光器常用工作物质有砷化镓(GaAs)、硫化镉(CdS)、磷化铟(InP)、硫化锌(ZnS)等。
固体激光器常用的工作物质,由光学透明的晶体或玻璃作为基质材料,掺以激活离子或其他激活物质构成。
2、价格
半导体激光器价格低。
固体激光器由于工作介质的制备较复杂,所以价格较贵。
3、激励源
半导体激光器的激励方式主要有三种,即电注入式,光泵式和高能电子束激励式。电注入式半导体激光器,一般是由砷化镓(GaAs)、硫化镉(CdS)、磷化铟(InP)、硫化锌(ZnS)等材料制成的半导体面结型二极管,沿正向偏压注入电流进行激励,在结平面区域产生受激发射。
光泵式半导体激光器,一般用N型或P型半导体单晶(如GaAS,InAs,InSb等)做工作物质,以其他激光器发出的激光作光泵激励。高能电子束激励式半导体激光器,一般也是用N型或者P型半导体单晶(如PbS,CdS,ZhO等)做工作物质,通过由外部注入高能电子束进行激励。
固体激光器以光为激励源。常用的脉冲激励源有充氙闪光灯;连续激励源有氪弧灯、碘钨灯、钾铷灯等。在小型长寿命激光器中,可用半导体发光二极管或太阳光作激励源。一些新的固体激光器也有采用激光激励的。
参考资料来源:百度百科-半导体激光器
参考资料来源:百度百科-固体激光器
光纤激光器的主要优点是:(1)转换效率高,激光阈值低。光纤的几何形状具有很低的体积和表面积,再加上在单模状态下激光与泵浦可充分耦合。
(2)器件体积小,灵活。
(3)激光输出谱线多,单色性好,调谐范围宽。并且其性能与光偏振方向无关,器件与光纤的耦合损耗小。
未来光纤激光器的发展趋势主要体现在以下三个方面:
(1)光纤激光器本身性能的提高如何提高转换效率和输出功率,优化光束质量,缩短增益光纤长度。
(2)扩展新的激光波段,
拓宽激光器的可调谐范围压窄激光谱宽开发极高峰值的超短脉冲(ps和fs量级)高亮度激光器。
(3)进行整机小型化、实用化、智能化的研究。
半导体激光器易与其他半导体器件集成,但性能与光偏振方向有关,器件与光纤的耦合损耗大。
其波长范围宽,制作简单,成本低,易于大量生产。目前其主要应用领域是Gb局域网。在激光测距、激光雷达、激光通信、激光模拟武器、激光警戒、激光制导和跟踪、引燃引爆、自动控制、检测仪器等方面也有广泛应用。
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