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半導(dǎo)體激光器的發(fā)展史

星之球科技 來(lái)源:電子發(fā)燒友網(wǎng)2021-03-05 我要評(píng)論(0 )   

描述  半導(dǎo)體激光器的發(fā)展史  半導(dǎo)體激光器又稱激光二極管(LD)。隨著半導(dǎo)體物理的發(fā)展,人們?cè)缭?0世紀(jì)50年代就設(shè)想發(fā)明半導(dǎo)體激光器?!?/p>

描述

  半導(dǎo)體激光器的發(fā)展史

  半導(dǎo)體激光器又稱激光二極管(LD)。隨著半導(dǎo)體物理的發(fā)展,人們?cè)缭?0世紀(jì)50年代就設(shè)想發(fā)明半導(dǎo)體激光器。


  20世紀(jì)60年代初期的半導(dǎo)體激光器是同質(zhì)結(jié)型激光器,是一種只能以脈沖形式工作的半導(dǎo)體激光器。在1962年7月召開的固體器件研究國(guó)際會(huì)議上,美國(guó)麻省理工學(xué)院林肯實(shí)驗(yàn)室的兩名學(xué)者克耶斯(Keyes)和奎斯特(Quist)報(bào)告了砷化鎵材料的光發(fā)射現(xiàn)象。


  半導(dǎo)體激光器發(fā)展的第二階段是異質(zhì)結(jié)構(gòu)半導(dǎo)體激光器,它是由兩種不同帶隙的半導(dǎo)體材料薄層,如GaAs,GaAlAs所組成的激光器。單異質(zhì)結(jié)注人型激光器(SHLD),它是利用異質(zhì)結(jié)提供的勢(shì)壘把注入電子限制在GaAsP-N結(jié)的P區(qū)之內(nèi),以此來(lái)降低閥值電流密度的激光器。


  1970年,人們又發(fā)明了激光波長(zhǎng)為9000?在室溫下連續(xù)工作的雙異質(zhì)結(jié)GaAs-GaAlAs(砷化稼一稼鋁砷)激光器。在半導(dǎo)體激光器件中,目前比較成熟、性能較好、應(yīng)用較廣的是具有雙異質(zhì)結(jié)構(gòu)的電注人式GaAs二極管激光器。


  從20世紀(jì)70年代末開始,半導(dǎo)體激光器明顯向著兩個(gè)方向發(fā)展,一類是以傳遞信息為目的的信息型激光器;另一類是以提高光功率為目的的功率型激光器。在泵浦固體激光器等應(yīng)用的推動(dòng)下,高功率半導(dǎo)體激光器(連續(xù)輸出功率在100W以上,脈沖輸出功率在5W以上,均可稱之謂高功率半導(dǎo)體激光器)在20世紀(jì)90年代取得了突破性進(jìn)展,其標(biāo)志是半導(dǎo)體激光器的輸出功率顯著增加,國(guó)外千瓦級(jí)的高功率半導(dǎo)體激光器已經(jīng)商品化,國(guó)內(nèi)樣品器件輸出已達(dá)到600W。另外,還有高功率無(wú)鋁激光器、紅外半導(dǎo)體激光器和量子級(jí)聯(lián)激光器等等。其中,可調(diào)諧半導(dǎo)體激光器是通過(guò)外加的電場(chǎng)、磁場(chǎng)、溫度、壓力、摻雜盆等改變激光的波長(zhǎng),可以很方便地對(duì)輸出光束進(jìn)行調(diào)制。


  20世紀(jì)90年代末,面發(fā)射激光器和垂直腔面發(fā)射激光器得到了迅速的發(fā)展。


  目前,垂直腔面發(fā)射激光器已用于千兆位以太網(wǎng)的高速網(wǎng)絡(luò),為了滿足21世紀(jì)信息傳輸寬帶化、信息處理高速化、信息存儲(chǔ)大容量以及軍用裝備小型、高精度化等需要,半導(dǎo)體激光器的發(fā)展趨勢(shì)主要是向高速寬帶LD、大功率LD,短波長(zhǎng)LD,盆子線和量子點(diǎn)激光器、中紅外LD等方面發(fā)展。


  半導(dǎo)體激光的波長(zhǎng)是多少

  如果是光通信的研究,一般用的多的半導(dǎo)體激光器的波長(zhǎng)是1550nm波段的,其次是1310nm,也有其他的如,850nm和980nm等等。   半導(dǎo)體激光器的常用參數(shù)可分為:波長(zhǎng)、閾值電流Ith 、工作電流Iop 、垂直發(fā)散角 、水平發(fā)散角 ∥、監(jiān)控電流Im。


  (1)波長(zhǎng):即激光管工作波長(zhǎng),可作光電開關(guān)用的激光管波長(zhǎng)有635nm、650nm、670nm、激光二極管690nm、780nm、810nm、860nm、980nm等。


  (2)閾值電流Ith :即激光管開始產(chǎn)生激光振蕩的電流,對(duì)一般小功率激光管而言,其值約在數(shù)十毫安,具有應(yīng)變多量子阱結(jié)構(gòu)的激光管閾值電流可低至10mA以下。


 ?。?)工作電流Iop :即激光管達(dá)到額定輸出功率時(shí)的驅(qū)動(dòng)電流,此值對(duì)于設(shè)計(jì)調(diào)試激光驅(qū)動(dòng)電路較重要。


 ?。?)垂直發(fā)散角 :激光二極管的發(fā)光帶在垂直PN結(jié)方向張開的角度,一般在15~40左右。


 ?。?)水平發(fā)散角 ∥:激光二極管的發(fā)光帶在與PN結(jié)平行方向所張開的角度,一般在6~ 10左右。


  (6)監(jiān)控電流Im :即激光管在額定輸出功率時(shí),在PIN管上流過(guò)的電流。


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