什么是半导体激光器?

什么是半导体激光器?,第1张

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。

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


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