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半導體激光器分析小知識
閱讀：563 發布時間：2023-4-21
半導體激光器在基本構造上，它屬于半導體的P-N接面，但激光二極管是以金屬包層從兩邊夾住發光層（有源層），是“雙異質結接合構造”。而且在激光二極管中，將界面作為發射鏡（諧振腔）使用。在使用材料方面，有鎵(Ga)、砷(As)、銦(In)、磷(P)等。此外在多量子阱型中，也使用Ga·Al·As等。由于具有條狀結構，即使是微小電流也會增加活性區域的電子數反轉密度，優點是激發容易呈現單一形式。
半導體激光器是一種相干輻射光源，要使它能產生激光，必須具備三個基本條件：
增益條件：建立起激射媒質(有源區)內載流子的反轉分布。在半導體中代表電子能量的是由一系列接近于連續的能級所組成的能帶，因此在半導體中要實現粒子數反轉，必須在兩個能帶區域之間，處在高能態導帶底的電子數比處在低能態價帶頂的空穴數大很多，這靠給同質結或異質結加正向偏壓，向有源層內注人必要的載流子來實現，將電子從能量較低的價帶激發到能量較高的導帶中去。當處于粒子數反轉狀態的大量電子與空穴復合時，便產生受激發射作用。
要實際獲得相干受激輻射，必須使受激輻射在光學諧振腔內得到多次反饋而形成激光振蕩，激光器的諧振腔是由半導體晶體的自然解理面作為反射鏡形成的，通常在不出光的那一端鍍上高反多層介質膜，而出光面鍍上減反膜。對F-p腔(法布里一拍羅腔)半導體激光器可以很方便地利用晶體的與P一n結平面相垂直的自然解理面構成F一P腔。
為了形成穩定振蕩，激光媒質必須能提供足夠大的增益，以彌補諧振腔引起的光損耗及從腔面的激光輸出等引起的損耗，不斷增加腔內的光場。這就必須要有足夠強的電流注入，即有足夠的粒子數反轉，粒子數反轉程度越高，得到的增益就越大，即要求必須滿足一定的電流閥值條件。當激光器達到閥值，具有特定波長的光就能在腔內諧振并被放大，最后形成激光而連續地輸出。