半导体激光器是以一定的半导体材料做工作物质

摘要：半导体激光器是利用某种半导体材料作为工作物质产生受激发射的器件。其工作原理是通过一定的激发实现半导体材料的能带（导带和价带）之间或半导体材料的能带与杂质（受主或施主）能级之间的非平衡加载方法。当前粒子的数量是相反的。当大量的电子和空穴处于粒子数和粒子数反转的状态时，就会发生受激发射。

关键词：半导体；激光;电子;洞

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我。简介

1962 年 7 月召开的国际固态器件研究会议上，麻省理工学院林肯实验室的两位学者 Kyers 和 Quest 报告了砷化镓材料的发光现象，引起了通用电气研究实验室工程师的极大批评。兴致勃勃，他写下了会后回家的火车上的相关资料。回国后，哈尔立即制定了发展半导体激光器的计划，并与其他研究人员合作了数周，他们的计划取得了成功。从此拉开了半导体激光器研究的序幕。与晶体二极管一样，半导体激光器也是基于材料的p-n结特性，其外观与前者相似。因此，半导体激光器常被称为二极管激光器或激光二极管。

本文简要介绍了半导体激光器的原理、发展和应用。

二、半导体激光器的原理

半导体激光器是以某种半导体材料为工作物质产生受激发射的器件。其工作原理是通过一定的激发方式实现半导体材料能带（导带和价带）之间或半导体材料能带与杂质（受主或施主）能级之间的非平衡加载。当前粒子的数量是相反的。当大量处于数反转状态的电子和空穴复合时，就会发生受激发射。半导体激光器的激发方式主要有电注入、光泵浦和高能电子束激发三种。电注入半导体激光器一般是由GaAs（砷化镓）、InAs（砷化铟）、InSb（锑化铟）等材料制成的半导体表面结二极管，通过沿正向偏压注入电流来激发。受激发射发生在结平面区域。

3.半导体激光器的发展

1960年代初期的半导体激光器是同质结激光器。它是一种在材料上正向制作的PN结二极管。在大电流注入下，电子不断注入P区，空穴不断注入N区。因此，载流子分布在原始 PN 结的耗尽区是相反的。由于电子的迁移速度比空穴的迁移速度快，在有源区发生辐射和复合，发出荧光。在一定条件下这是一种只能以脉冲形式工作的半导体激光器。

半导体激光器发展的第二阶段是异质结半导体激光器，它由两层不同带隙的半导体材料薄层组成，如GaAs和GaAlAs。第一个是单一异构。结构化激光（1969）。单异质结注入激光器（SHLD）利用异质结提供的势垒将注入的电子限制在GaAsP-N结的P区，从而降低阈值电流密度，其值低于同质结激光器是一个数量级，但是单异质结激光器在室温下仍然不能连续工作。

自1970年代末以来，半导体激光器明显向两个方向发展。一种是用于传输信息的信息型激光器。另一种是功率激光器，目的是增加光功率。在泵浦固体激光器等应用的推动下，大功率半导体激光器在 1990 年代取得了突破。其特点是半导体激光器的输出功率显着增加。国外千瓦级大功率半导体激光器已实现商业化。样机的输出功率达到了600W。从激光波段的扩展来看，首先是红外半导体激光器，其次是670nm红色半导体激光器大量进入应用，然后650nm、635nm波长问世，蓝绿蓝半导体激光器也已经研发成功。 10mW量级的紫光甚至紫外半导体激光器也在快速发展。为适应各种应用而开发的半导体激光器包括可调谐半导体激光器。分布式反馈（DF）半导体激光器随着光纤通信和集成光路的发展而出现。 1991年研制成功，分布式反馈半导体激光器完全实现了单纵模工作，开辟了相干技术领域。巨大的应用前景。它是一种无腔行波激光器。激光振荡由周期性结构（或衍射光栅）形成的光耦合提供。不再由解理面组成的谐振腔提供反馈。优点是容易获得单模单频输出，容易与光缆、调制器等结合，特别适合作为集成光路的光源。单极注入半导体激光器使用导带（或价带）子能级之间的热离子光学跃迁来实现激光发射。自然地，在导带和价带中存在子能级或子能级。能带，必须采用量子阱结构。单极注入激光器可以获得大的光功率输出。它是一种高效率、超快响应的半导体激光器，非常有利于硅基激光器和短波激光器的发展。量子级联激光器的发明极大地简化了在从中红外到远红外的宽波长范围内产生具有特定波长的激光器的方法。它只使用相同的材??料，可以根据层的厚度获得上述波长范围内的各种波长的激光。

四个。半导体激光器的应用

半导体激光器是一种成熟较早、发展较快的激光器。由于其波长范围广、制造简单、成本低、易于批量生产，又由于其体积小、重量轻、寿命长，该品种发展迅速，应用范围广泛。目前有300多种。下面介绍几种常用的半导体激光器的应用。

文章来源：《功能材料与器件学报》 网址: http://www.gnclyqjxb.cn/zonghexinwen/2021/0707/1094.html