1、半导体激光器 朱守奎 ，马小品 2014年11月7日,一、简单介绍,1. 激光：英文LASER是Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation (受激辐射放大光)的缩写。 2.半导体激光器（LD）：又名激光二极管（Laser Diode），是以半导体材料作为工作物质的激光器，是实际应用中最重要的一类激光器。 3.特点：超小型、高效率、寿命长、结构简单、价格便宜；采用注入电流的方式泵浦；工作电压电流与集成电路兼容，可与之单片集成。 4.应用：在光纤通信、激光唱片、光存储、全息照相、数码显示，激光打印，激光测距、医疗军事等领域得到广泛
2、的应用。在光信息处理、光计算等新领域也将发挥重要的作用。,1.受激吸收：在电流或光作用下，价带中的电子获得能量跃迁的导带中，在价带中留下一个空穴，称为受激吸收。这就必须要有足够强的电流注入，即有足够的粒子数反转，粒子数反转程度越高，得到的增益就越大，即要求必须满足一定的电流阈值条件。 2.自发辐射与受激辐射：导带的电子不稳定，向价带跃迁与空穴复合而放出光子光辐射。如果跃迁是自发的，则光子具有随机的方向、相位及偏振态，称为自发辐射；如果受到入射光子的激励，辐射的光子与入射光子有相同的方向、相位及偏振态，称为受激辐射。,二、半导体激光器的工作原理,光作用下的跃迁和辐射,E2 - E1 = hv,E
3、1,E2,(a) 受激跃迁,hv,E1,E2,(b) 自发辐射：非相干光,hv,E1,E2,(c) 受激辐射：相干光,hv,hv,hv,3.激光的产生： 当在半导体中实现粒子数反转，使得受激辐射大于受激吸收，使得光增益大于光损耗，就可产生激光。,半导体中激光产生的条件： 粒子数反转：产生大量的受激辐射 光学谐振腔：实现光放大 达到阈值电流密度：使得增益大于损耗,三、半导体激光器的一般构成 LD的通用结构 构成部分： 1.有源区 有源区是实现粒子数反转分布、有光增益的区域。 2.光反馈装置 在光学谐振腔内提供必要的正反馈以促进激光振荡。 3.频率选择元件 用来选择由光反馈装置决定的所有纵模中的一个模式。 4.光波导 用于对所产生的光波在器件内部进行引导。,LD的结构：,四、几种典型的LD,1.同质结半导体激光器,同质结LD,2.单异质结LD,p-GaAs层内的电子浓度增大，辐射复合的几率也增加，光波导效应显著，阈值电流较同质结低。,3.双异质结LD,四.分布反馈式LD,分布反馈式 (DFB) 激光器,内置布拉格光栅FBG： 只有符合反射条件的 光会得到强烈反射经 历放大过程,输出的波长为：,m是纵模的阶数,谢谢,
