多功能激光美容仪半导体激光器的原理介绍

很多人都在追求美容方法，但是很多时候大家都不知道采用什么方法让自己更快的美容，于是多功能激光美容仪是大家都想找寻的，但是很多人对多功能激光美容仪不是很熟悉，下面就为大家介绍下多功能激光美容仪半导体激光器原理。

多功能激光美容仪半导体激光器原理

现代多功能激光美容仪应用于美容皮肤科学的治疗领域，是近年来我国皮肤科专业内突破性的发展之一，在短短的十年左右时间，激光技术已经形成了一套较完整的理论体系和临床实践，成为美容皮肤科主要的治疗手段之一。

多功能激光美容仪的发展大致经历了三个阶段：

基础研究阶段(20世纪60年代)：第一台有意义的激光器是1960年由Maiman引入临床的，它包括一根红宝石并能发射波长为694nm的激光。1961年有人将红宝石激光用于对剥离的视网膜进行焊接1963年，Goldman L开始将红宝石激光应用于良性皮肤损害和纹身治疗并取得成功。1965年Goldman 报道使用红宝石激光有效去除纹身而治疗后非常轻松没有瘢痕之后应用ND:YAG激光来消除纹身及治疗表浅血管畸形。1968年上海研制Nd:YAG激光。

临床使用阶段(20世纪70年代)：1970年Goldman L等人首次用连续CO2激光治疗基底细胞癌和皮肤血管瘤，由于连续的提供有效的激光功率和能量密度，克服了早期脉冲激光功率低、效率低的缺点，从而掀起了国内外首次激光以医疗的热潮。

发展成熟阶段(20世纪90年代)：90年代初期应用Q开关激光治疗色素性疾病如：太田痣、纹身等已取得了近乎完美的治疗效果90年代中、后期可变脉宽532nm激光治疗血管性疾病也取得了较好的疗效。此时，美国、以色列、德国等国先进成套的激光美容仪迅速引进国内，并趋向普及，一些国产的`激光美容仪在国内也得到了越来越多的应用并逐步取代外国产品的领先地位。

多功能激光美容仪半导体激光器原理掌握清楚很重要，这种方法其实对美容是很有效果的，很多人都采用这种仪器来让自己的变得更加的美丽。但是很多人在采用多功能激光美容仪让自己皮肤变好的时候，会出现很多错误，所以需谨慎。

现以砷化镓(GaAs)激光器为例，介绍注入式同质结激光器的工作原理。

1.注入式同质结激光器的振荡原理。由于半导体材料本身具有特殊晶体结构和电子结构，故形成激光的机理有其特殊性。

(1)半导体的能带结构。半导体材料多是晶体结构。当大量原子规则而紧密地结合成晶体时，晶体中那些价电子都处在晶体能带上。价电子所处的能带称价带(对应较低能量)。与价带最近的高能带称导带，能带之间的空域称为禁带。当加外电场时，价带中电子跃迁到导带中去，在导带中可以自由运动而起导电作用。同时，价带中失掉一个电子，则相当于出现一个带正电的空穴，这种空穴在外电场的作用下，也能起导电作用。因此，价带中空穴和导带中的电子都有导电作用，统称为载流子。

(2)掺杂半导体与p-n结。没有杂质的纯净半导体，称为本征半导体。如果在本征半导体中掺入杂质原子，则在导带之下和价带之上形成了杂质能级，分别称为施主能级和受主能级。

有施主能级的半导体称为n型半导体有受主能级的半导体称这p型半导体。在常温下，热能使n型半导体的大部分施主原子被离化，其中电子被激发到导带上，成为自由电子。而p型半导体的大部分受主原子则俘获了价带中的电子，在价带中形成空穴。因此，n型半导体主要由导带中的电子导电p型半导体主要由价带中的空穴导电。

半导体激光器中所用半导体材料，掺杂浓度较大，n型杂质原子数一般为(2-5)× 1018cm-1p型为(1-3)×1019cm-1。

在一块半导体材料中，从p型区到n型区突然变化的区域称为p-n结。其交界面处将形成一空间电荷区。n型半导体带中电子要向p区扩散，而p型半导体价带中的空穴要向n区扩散。这样一来，结构附近的n型区由于是施主而带正电，结区附近的p型区由于是受主而带负电。在交界面处形成一个由n区指向p区的电场，称为自建电场。此电场会阻止电子和空穴的继续扩散。

(3)p-n结电注入激发机理。若在形成了p-n结的半导体材料上加上正向偏压，p区接正极，n区接负极。显然，正向电压的电场与p-n结的自建电场方向相反，它削弱了自建电场对晶体中电子扩散运动的阻碍作用，使n区中的自由电子在正向电压的作用下，又源源不断地通过p-n结向p区扩散，在结区内同时存在着大量导带中的电子和价带中的空穴时，它们将在注入区产生复合，当导带中的电子跃迁到价带时，多余的能量就以光的形式发射出来。这就是半导体场致发光的机理，这种自发复合的发光称为自发辐射。

要使p-n结产生激光，必须在结构内形成粒子反转分布状态，需使用重掺杂的半导体材料，要求注入p-n结的电流足够大(如30000A/cm2)。这样在p-n结的局部区域内，就能形成导带中的电子多于价带中空穴数的反转分布状态，从而产生受激复合辐射而发出激光。

2.半导体激光器结构。其外形及大小与小功率半导体三极管差不多，仅在外壳上多一个激光输出窗口。夹着结区的p区与n区做成层状，结区厚为几十微米，面积约小于1mm2。

半导体激光器的光学谐振腔是利用与p-n结平面相垂直的自然解理面(110面)构成，它有35的反射率，已足以引起激光振荡。若需增加反射率可在晶面上镀一层二氧化硅，再镀一层金属银膜，可获得95%以上的反射率。

一旦半导体激光器上加上正向偏压时，在结区就发生粒子数反转而进行复合。