江苏龙网

  1. 主页 > 生活百科 > >

半导体激光器原理知乎 半导体激光器原理( 三 )


什么是半导体激光器？在固体物质中，允许大量电子在其中自由流动，称为导体；只有少数电子被允许穿过绝缘体；导电性比导体低而比绝缘体高的半导体 。以半导体为工作物质的激光器叫做半导体激光器 。虽然半导体本身是固态的，而且发光机理和固态激光器本质上没有太大区别 。但由于半导体材料的结构不同，激光受激辐射跃迁的高能级和低能级分别是“导带”和“价带” 。辐射是电子和“空空空穴复合的结果，有其特殊性，所以不包括在固体激光器中 。
半导体激光器的工作物质有几十种，其中比较成熟的有砷化镓(GaAs)和掺铝砷化镓 。激发方法包括光抽运、电子轰击和电注入 。
半导体激光器体积小、重量轻、寿命长、结构简单，特别适合在飞机、军舰、车辆和宇宙飞船上使用 。有些半导体激光器可以通过施加电场、磁场、温度和压力来改变激光的波长 。称为调谐，可以很容易地调制输出光束 。半导体激光的波长范围是0.32 ~ 34微米，比较宽 。电能可以直接转化为激光能量，效率达到了10%以上 。这些都使其受到重视，因此发展迅速，广泛应用于激光通信、测距、雷达、仿真、预警、点火、自动控制等方面 。
半导体激光器最大的缺点是激光器的性能受温度影响很大，比如砷化镓激光器 。当温度从77 K的绝对温度变化到室温时，激光波长从0.84变化到0.91微米 。另外，虽然效率高，但是因为体积小，总功率不高 。在室温下，连续输出只有几十毫瓦，脉冲输出只有几十瓦 。光束的发散角一般在几度到20度之间，因此方向性、单色性和相干性较差 。
以半导体激光器为例，说明激光产生的原理和条件 。听我说 。
首先，受激发射激光放大的英文名是laser light amplification 。
通过谐振腔的选模和增益介质的放大，实现了光的振荡和放大，获得了单色性、准直性和相干性优良的光束 。这是一个激光器 。
激光器有很多种，但必要的部件无非是谐振腔、增益介质和泵浦源 。
激光形成的一个重要条件是粒子数反转，即导带粒子的数密度大于价带粒子(半导体)或高能级粒子的数密度大于低能级粒子(气体或固体) 。激光现象处于如此稳定的状态，以至于偏离了平衡态 。
半导体激光器和固态激光器、气体激光器相比，在结构上还是有很大区别的 。半导体激光器一般是三层或多层异质结结构 。由于内折射率大，外折射率小，自然形成了光学约束，也形成了量子阱结构(最早的半导体激光器不是量子阱结构，随着MBE半导体加工技术的应用，实现了单阱和多阱结构)，限制了载流子 。受激发射大多发生在增益介质的带边，大大提高了激光器的效率 。半导体激光器是电泵浦的，不同于气体激光器或固体激光器的光泵浦 。
半导体激光器的工作过程是这样的:由于外加电场，载流子开始移动，由于量子阱的存在，载流子开始在量子阱中积累，然后导带中的一些电子会自发跳回价带，释放出一个能量等于带隙的光子 。这个过程被称为自发辐射 。一些自发发射的光子会被吸收，然后释放两个光子 。这个过程被称为受激发射 。这样自发发射的光子就变成了初始的泵浦光，然后连续发生受激发射 。受激光子会在增益介质中连续振荡，更多的光子会被连续激发发射出来 。施加的电场达到粒子数反转所需的强度后，会有一段时间稳定的激光输出 。
————————
这个过程有很多细节 。不懂可以问我 。
半导体激光器原理介绍到此结束 。感谢您花时间阅读本网站的内容 。别忘了在这个网站上搜索更多关于半导体激光原理，智能保护，半导体激光原理的信息 。


推荐阅读


上一篇：电脑打开蓝屏进不了界面怎么办 进入系统后黑屏

下一篇：北京哈士奇冰箱实体店 北京哈士奇