半導(dǎo)體物理學(xué)的迅速發(fā)展及隨之而來(lái)的晶體管的發(fā)明,使科學(xué)家們?cè)缭?0年代就設(shè)想發(fā)明半導(dǎo)體激光器,60年代早期,很多小組競(jìng)相進(jìn)行這方面的研究。在理論分析方面,以莫斯科列別捷夫物理研究所的尼古拉·巴索夫的工作最為杰出。
在1962年7月召開(kāi)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,這引起通用電氣研究實(shí)驗(yàn)室工程師哈爾(Hall)的極大興趣,在會(huì)后回家的火車上他寫下了有關(guān)數(shù)據(jù)?;氐郊液?,哈爾立即制定了研制半導(dǎo)體激光器的計(jì)劃,并與其他研究人員一道,經(jīng)數(shù)周奮斗,他們的計(jì)劃獲得成功。
像晶體二極管一樣,半導(dǎo)體激光器也以材料的p-n 結(jié)特性為基礎(chǔ),且外觀亦與前者類似,因此,半導(dǎo)體激光器常被稱為二極管激光器或激光二極管。
早期的激光二極管有很多實(shí)際限制,例如,只能在77K 低溫下以微秒脈沖工作,過(guò)了8年多時(shí)間,才由貝爾實(shí)驗(yàn)室和列寧格勒(現(xiàn)在的圣彼得堡)約飛(Ioffe)物理研究所制造出能在室溫下工作的連續(xù)器件。而足夠可靠的半導(dǎo)體激光器則直到70年代中期才出現(xiàn)。
半導(dǎo)體激光器體積非常小,最小的只有米粒那樣大。工作波長(zhǎng)依賴于激光材料,一般為0.6~1.55微米,由于多種應(yīng)用的需要,更短波長(zhǎng)的器件在發(fā)展中。據(jù)報(bào)導(dǎo),以Ⅱ~Ⅳ價(jià)元素的化合物,如ZnSe 為工作物質(zhì)的激光器,低溫下已得到0.46微米的輸出,而波長(zhǎng)0.50~0.51微米的室溫連續(xù)器件輸出功率已達(dá)10毫瓦以上。但迄今尚未實(shí)現(xiàn)商品化。
光纖通信是半導(dǎo)體激光可預(yù)見(jiàn)的最重要的應(yīng)用領(lǐng)域,一方面是世界范圍的遠(yuǎn)距離海底光纖通信,另一方面則是各種地區(qū)網(wǎng)。后者包括高速計(jì)算機(jī)網(wǎng)、航空電子系統(tǒng)、衛(wèi)生通訊網(wǎng)、高清晰度閉路電視網(wǎng)等。但就目前而言,激光唱機(jī)是這類器件的最大市場(chǎng)。其他應(yīng)用包括高速打印、自由空間光通信、固體激光泵浦源、激光指示,及各種醫(yī)療應(yīng)用等。
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